Eisen als Brennstoff – das Gold zirkulärer Wirtschaft

Bei Feuerwerk erzeugt die Verbrennung von Eisenpulver die goldenen Farben. Für Unternehmen wie Swinkels Family Brewers (früher bekannt als „Bavaria-Brauerei“) hat der Stoff aber auch noch eine andere interessante Anwendungsmöglichkeit in petto: Eisenpulver lässt sich nämlich auch als nachhaltige Energiequelle für die Brauerei in Lieshout, Brabant, einsetzen.

Eisenpulver als zirkulärer Brennstoff? Davon hatte man bei Swinkels Family Brewers noch nie gehört. Dass Eisenpulver verbrennen kann und dabei in Feuerwerk für wunderschöne Effekte sorgt – das kannte Manager Marthijn Junggeburth. Doch jetzt erzählt man ihm, dass Eisenpulver der neue CO2-freie zirkuläre Brennstoff für die Brauerei sein könnte. Bei der Verbrennung von feinem Eisenpulver zeigen sich nicht nur goldene Farbtöne in Feuerwerk, sondern es entstehen auch sehr hohe Temperaturen. Genau das, wonach die Brauerei sucht.

Swinkels Family Brewers ist schon seit einiger Zeit auf der Suche nach Formen erneuerbarer Energien für die Bavaria-Brauerei in Lieshout. Die Motivation ist stark: Als Familienunternehmen will Swinkels ein kreislauffähiges Unternehmen an die achte Generation der Familie weitergeben.

Windenergie, Biogas oder Wasserstoff: Verschiedene Möglichkeiten wurden bereits untersucht. Außerdem hat die Brauerei mit zwei Partnern aus der Lebensmittelbranche ein Konsortium zur Nutzung von Erdwärme auf die Beine gestellt. Langfristig mag dies Chancen bieten, aber kurzfristig gesehen kann die Geothermie nicht die hohen Temperaturen liefern, die für die Brauerei erforderlich sind.

Dann ruft völlig unerwartet ein unbekannter Student der TU Eindhoven an, der gerne mit jemandem über Eisenpulver sprechen möchte. Wer ist der richtige Gesprächspartner für diesen Studenten? Bei dem Studenten handelt es sich um Geert Vergoossen, der schließlich mit Marthijn Junggeburth verbunden wird, bei Swinkels verantwortlich für Nachhaltigkeit, Sicherheit und Umwelt.

Eisenpulver kann völlig zirkulär eingesetzt werden, erfährt Junggeburth. Außerdem kann seine Energie freigesetzt werden, wann und wo immer man sie benötigt. An der TU Eindhoven wird daher schon seit einiger Zeit über industrielle Anwendungen von Eisen als Brennstoff nachgedacht. Die treibende Kraft hinter dieser Innovation ist Philip de Goey, Professor für Verbrennungstechnik, der internationales Renommee auf diesem Gebiet besitzt.

Geert Vergoossen macht bei SOLID mit, einem der Studententeams an der TU Eindhoven. Diese engagierte Gruppe untersucht, wie sich diese innovative Technologie marktfähig machen lässt. „Wir haben deshalb nach einem Industrieunternehmen gesucht, das das Prinzip in der Praxis umsetzt“, sagt Sofie Scheij, Marketingmanagerin von SOLID.

Zunächst analysieren die Studenten 125.000 Verbrennungsanlagen in den Niederlanden, die dann nach Größe und Standort sortiert werden. Über das Internet nehmen Sie Kontakt mit der jeweiligen technischen Abteilung auf. Überall wird gefragt, ob die Anlage mit Eisenbrennstoff bei diesem Betrieb einsetzbar wäre. „Damit kann man dann einen Schritt weitergehen,“ sagt Scheij. „Immerhin hat ja die technische Abteilung bereits bestätigt, dass es machbar ist.“

Eine dieser industriellen Anwendungen steht bei der Bavaria-Brauerei in Lieshout. „Wir hatten noch Zweifel daran“, sagt Scheij. „Ist es für Studenten nicht zu naheliegend, mit einer Bierbrauerei zusammenzuarbeiten? Aber was soll´s; wir machen es einfach.“

Zirkuläres Unternehmertum ist bei Swinkels Family Brewers ein fester Grundsatz: Es geht nicht nur um energie- und wasserneutrale Brauereien, sondern auch Abfälle und Reststoffe sollen so weit wie möglich wiederverwendet werden.

Junggeburth ist sofort begeistert von der interessanten Geschichte des Studenten am anderen Ende der Telefonleitung. Er stellt schnell ein Team innerhalb der Brauerei zusammen und gibt kurz darauf grünes Licht für eine Testinstallation. „Wir brauchen hierüber nicht wochenlang zu beratschlagen, sondern wir schätzen die Risiken ab und gehen es an. Das Eisenpulver kommt genau zum richtigen Zeitpunkt. Es ist ein sehr sicherer Brennstoff mit dem großen Vorteil, dass kein CO2 freigesetzt wird.“

SOLID seinerseits ist überrascht von der Schnelligkeit. „Das erste Gespräch war unheimlich locker und angenehm“, sagt Sofie Scheij. „Im gesamten Betrieb merkt man, dass man wirklich zirkulär arbeiten will. Wir machen das seit einem Jahr full-time, also sind wir mit der Materie vertraut. Was wir vor allem vermitteln können, ist unser Enthusiasmus. Swinkels hat die gleiche Einstellung, es funkte also sofort zwischen uns.“

Es gelingt, die Testanlage erfolgreich in den Brauprozess zu integrieren und einen Monat lang laufen zu lassen. Diese Anlage ermöglicht es Bavaria nicht nur, fünfzehn Millionen Gläser Bier zu brauen, sondern sie ist vor allem ein Beweis dafür, dass der Brennstoff Eisen eine nachhaltige und sichere Alternative für die Industrie und für Elektrizitätswerke ist. „Eisen kann verbrennen, aber auch explodieren“, sagt Junggeburth. Die Sicherheit muss also gewährleistet sein. Aber das wurde sauber ausgearbeitet und mit guten Studien belegt.“

Nach diesem Erfolg ist es höchste Zeit für die Präsentation der weltweit ersten industriellen Anlage, die Eisenpulver als neuen zirkulären Brennstoff nutzt. Doch die Corona-Pandemie macht einen Strich durch die Rechnung. Die ehrgeizigen Pläne für die Präsentation müssen immer wieder abgeändert und aufgeschoben werden. Swinkels und SOLID entscheiden sich schließlich dafür, die Präsentation komplett online durchzuführen. Nicht mit den erträumten 600 Menschen in einem Saal, sondern nur mit einer Handvoll Teilnehmerinnen und Teilnehmern.

Es beginnt ein Wettlauf gegen die Zeit, um eine neue Online-Plattform mit einem Livestream aufzubauen. Die Studenten bringen eine Fülle von Ideen ein: zu Gästen, Videos, Postern, und Referenten. „Toll, diese Aufgeschlossenheit und Begeisterung der Studenten“, sagt Junggeburth, der das offensichtlich auch persönlich genießt. „Manchmal müssen wir sie allerdings ein wenig bremsen. Wir wollen die ganze Veranstaltung professionell gestalten.“

Fast zwei Jahre nach dem ersten Treffen ist es nun soweit: Per Livestream präsentieren die Forscher der TU Eindhoven und SOLID die Anlage der Weltöffentlichkeit, gemeinsam mit Swinkels Family Brewers und dem Metal-Power-Konsortium, das die kooperierenden Unternehmen vereint. Das Unternehmen und die Studenten sind ungeheuer stolz, dass sie dazu beitragen, die Energiewende zu beschleunigen.

„Alle Beteiligten freuen sich, der Welt zeigen zu können, dass dies industriell anwendbar ist“, sagt Sofie Scheij. „Eisenbrennstoff muss zu einem Begriff werden, genau wie Wasserstoff. Letztendlich müssen auch Kohlekraftwerke zu nachhaltigen Eisenbrennstoffanlagen umgerüstet werden.“

Mit tausenden von Zugriffen ist das Interesse an der Online-Präsentation viel größer als erwartet. Zeitungen, Zeitschriften und die internationale Fachpresse veröffentlichen Artikel. Auch die Wissenschaft zeigt großes Interesse. „Am Ende haben wir viele erreicht, die wir sonst gerne persönlich eingeladen hätten, vielleicht sogar mehr als auf gewöhnlichem Weg,“ meint Junggeburth.

Scheij stimmt ihm zu. „Wir konnten den Link nicht nur an Leute weiterleiten, die wir ohnehin innerhalb der Branche erreichen wollten, sondern auch an ehemalige SOLID-Teammitglieder, Eltern und Freunde. Sie konnten es dann wieder an andere weitererzählen. Auch die internationale Presse hat es aufgegriffen und damit größer gemacht, als wir es uns erhoffen konnten.“

SOLID arbeitet derzeit an der Erweiterung der Anlage auf 1 Megawatt, zehn Mal größer als die Versuchsanlage bei Bavaria. Außerdem wird an verschiedenen technischen Verbesserungen gearbeitet, sodass in der Zukunft eine noch effizientere, kompaktere Produktion möglich wird.

Vor allem auf dem Gebiet der Logistik gibt es noch zahlreiche Fragen, merkt Junggeburth an. „Wie soll das Eisenpulver transportiert werden? Und an welchem Ort wandeln wir das Rostpulver, das als Restprodukt übrigbleibt, wieder in Eisenpulver um? Das muss gut organisiert werden und sämtliche Prozessschritte müssen aufeinander abgestimmt werden.“

Eisenbrennstoff ist ein vielversprechender CO2-freier, wiederverwendbarer, sicherer, kompakter und leicht transportierbarer Energieträger. Bei der Verbrennung von Eisen wird Energie in Form von Wärme freigesetzt. Diese Wärme kann zur Erzeugung von Dampf genutzt werden, der wiederum zur Stromerzeugung verwendet werden kann.

Der Vorteil von Eisenbrennstoff ist, dass bei der Verbrennung kein CO2 freigesetzt wird. Das Produkt, das nach der Verbrennung zurückbleibt, ist Eisenoxid – auch „Rostpulver“ genannt. Dieses Pulver kann (vorzugsweise mit nachhaltig erzeugtem Wasserstoff) wieder in reines Metallpulver umgewandelt werden.

SOLID ist ein jährlich neu zusammengestelltes Team von Studenten der Technischen Universität Eindhoven (TU/e), das sich zum Ziel gesetzt hat, die Energiewende mit mehreren laufenden Projekten zu beschleunigen und zu erleichtern. Dazu arbeiten sie mit Unternehmen, Professoren und ehemaligen Studenten zusammen.

Das Team besteht derzeit aus 30 Studenten, die fachlich weitgefächerte Bachelor- und Masterstudiengänge durchlaufen. Die Versuchsanlage zur Verbrennung von Eisenpulver für die industrielle Anwendung ist eines dieser Projekte.

Für dieses Projekt arbeiten sie mit dem Metal-Power-Konsortium zusammen, in dem sich folgende Partner zusammengeschlossen haben: TU/e, Metalot, SOLID, Uniper, Enpuls, Nyrstar, EM Group, Heat Power und Romico.

Neben SOLID gibt es an der TU/e mehrere weitere studentische Teams, die Projekte in den Bereichen Nachhaltigkeit, künstliche Intelligenz, Gesundheit und Mobilität entwickeln. Sie arbeiten zum Beispiel an einem solarbetriebenen Familienauto, einem Auto aus Biokomposit, einem Drohnenassistenten und erneuerbaren Energiequellen. Damit setzen die Studenten das Gelernte und ihr Wissen in die Praxis um und sie bauen bei der Realisierung dieser innovativen Projekte ihre individuellen Fähigkeiten aus.