Erst Kakao, dann Kohle

Studentinnen entwickeln Pyrolyseofen für Kakaoschalen: Aus dem Abfallprodukt wird so hochwertige Kohle.

Rund 2,3 Millionen Tonnen Kakao stellen alleine die Elfenbeinküste und Ghana pro Jahr her. Das ist über die Hälfte der weltweiten Produktion.

(v. l.) Kathrin Peters, Zita Laumen, Thomas Mockenhaupt
(v. l.) Kathrin Peters, Zita Laumen, hier mit ihrem Betreuer und Thomas Mockenhaupt, haben einen Pyrolyseofen entwickelt, der bei der Kakaoproduktion in Zentralafrika ökologischen und wirtschaftlichen Nutzen hat.
Heike Fischer/TH Köln

Die traditionelle Kakaoernte führt allerdings zu Schwierigkeiten bei der Bodenbewässerung: Die Kakaobohnen werden noch auf der Plantage aus den Schalen geholt. Die Schalen fallen zu Boden und bleiben dort liegen – mit der Folge, dass Wasser nicht mehr so gut in die Erde gelangen kann und der Boden verdichtet. Die Studentinnen Zita Laumen und Kathrin Peters haben in einem einjährigen Masterprojekt am interdisziplinären Forschungsinstitut CIRE (Cologne Institute for Renewable Energy), unterstützt von Bachelorstudierenden, nach Möglichkeiten gesucht, die Schalen zu verwerten.

„In beiden Ländern wird vor allem mit Holzkohle gekocht. Diese wird aus der kargen Vegetation gewonnen. Um das zu vermeiden, bietet sich die Verwendung der Kakaoschalen als verfügbare Restbiomasse an“, erklärt Laumen, die wie Peters den Master Erneuerbare Energien studiert. Gemeinsam haben sie nach einer Methode gesucht, um die Kakaoschalen nutzbar zu machen. Die Lösung: Mit Hilfe von Pyrolyse entsteht aus dem Rohstoff hochwertige Kohle.

Die Pyrolyse ist ein Veredelungsprozess, bei dem biologisches Material ohne Sauerstoffzufuhr stark erhitzt wird. Dadurch lösen sich viele Bestandteile auf, der Kohlenstoff aber bleibt erhalten. So entsteht ein guter Brennstoff. „Nachdem wir zusammen mit den Bachelorstudierenden verschiedene Nutzungsszenarien verglichen und uns für die Pyrolyse entschieden hatten, wollten wir einen geeigneten Ofen entwickeln, der einfach zu bauen, zu bedienen und zu warten ist“, sagt Peters.

Ölfässer als Baustoff wiederverwertet

Eine weitere Bachelorprojektgruppe erhielt den Auftrag, einen Pyrolyseofen zu konzipieren und zu bauen. Nach einer Analyse der in den beiden Ländern vorhandenen Baumaterialien entschieden sich die Studierenden für eine Konstruktion aus zwei ineinander gesetzten Ölfässern.​​

Zwei ineinandergesteckte Ölfässer als Pyrolyseofen.
Zwei ineinandergesteckte Ölfässer als Pyrolyseofen. Während die Kakaoschalen zu Kohle verbrennen, kann man die Energie gleichzeitig zum Kochen verwenden.
Heike Fischer/TH Köln

„Die innere Kammer wird bis zum Rand mit Kakaoschalen gefüllt und luftdicht geschlossen.

Das Material wird angezündet  und pyrolysiert“, erläutert Laumen. In rund 15 Minuten verlieren die Kakaoschalen etwa die Hälfte ihres Volumens. Was übrig bleibt, ist die Kohle, die einfach gelagert oder verkauft werden kann. „Und während des Pyrolysevorgangs kann die erzeugte Energie zusätzlich zum Kochen genutzt werden“, ergänzt Peters.

Die Fragestellung zur Nutzung der Kakaoschalen wurde aus dem Biomassecluster NRW an das CIRE herangetragen und im Labor für Bioenergie von Prof. Dr. Christiane Rieker unter Leitung von Thomas Mockenhaupt und Patrick Beuel bearbeitet. Mit den Ergebnissen wollen die Projektpartner – die TH Köln, die Eifelgemeinde Nettersheim und das Unternehmen Regetherm – jetzt eine Zusammenarbeit mit Universitäten in Abidjan (Elfenbeinküste) und Cape Coast (Ghana) initiieren, um eine Standortanalyse durchführen zu können. Wird die neue Technik vor Ort etabliert, könnten neben dem ökologischen Nutzen außerdem neue Geschäftsfelder und Arbeitsplätze entstehen.

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