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Reduktion von Treibhausgasen bei der Weinherstellung

Das REDWine-Projekt und der Klimawandel

Im EU-Projekt REDWine wird das bei der Weingärung entstehende CO2 aufgefangen und zur Produktion von Algen-Biomasse genutzt. Die Novis GmbH aus Tübingen liefert dafür das Komplettsystem zur CO2-Verwertung. Ziel des Projektes ist, den durch die Weinproduktion verursachten Anteil an der globalen Klimaerwärmung auf eine für die Hersteller wirtschaftliche Weise zu reduzieren.

Zu sehen ist ein Schaubild mit einer fast linear ansteigenden Kurve. Diese stellt den Anstieg der CO2-Konzentration in der Luft (auf der Y-Achse) während der letzten 60 Jahre (auf der X-Achse) dar.
Die vom Mauna Loa Observatory von 1958 bis 2020 gemessenen CO2-Konzentrationen der Atmosphäre. Die im Jahresrhythmus auftretenden Zacken sind auf die Photosynthese-Aktivitäten der Vegetation der Landmassen auf der Nordhalbkugel zurückzuführen. © Scripps Institution of Oceanography

Im Juni 2021 gab Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen bekannt, dass sich die Europäische Union offiziell verpflichtet, die Treibhausgasemissionen in der EU bis 2030 um mindestens 55 Prozent zu senken und bis 2050 eine Wirtschaft ohne neue Klimalasten zu etablieren. Dass es nicht bei Absichtsbekundungen bleiben kann, sondern diese Ziele auch realisiert werden müssen, hat zuletzt die Überschwemmungskatastrophe in Deutschland im Juli dieses Jahres deutlich gemacht, die keinen Zweifel an den Auswirkungen des Klimawandels mehr zulässt. Trotz mancher guter Ansätze in den vergangenen Jahren steigt der CO2-Gehalt der Atmosphäre immer weiter an. Inzwischen liegt er bei 415 ppm (parts per million), d. h. um 48 Prozent über dem Wert vor Beginn der Industrialisierung. Aus diesem vollständig durch den Menschen verursachten Anstieg lässt sich eine Erwärmung der Erdoberfläche durch den Treibhauseffekt berechnen, die ausreicht, um die beobachtete Erhöhung der globalen Temperatur um über 1 °C in den letzten Jahrzehnten zu erklären.1) Das im neuen EU Climate Law festgeschriebene Ziel der Klimaneutralität impliziert, dass alles, was möglich ist, unternommen werden muss, um den menschengemachten CO2-Ausstoß zu verringern.

Millionen Tonnen CO2 durch Weingärung

Die EU ist mit Italien, Frankreich und Spanien sowie einem Dutzend weiterer Weinbauländer – darunter Deutschland und Portugal – der bei weitem größte Weinproduzent der Welt. Zusammen bringen es die EU-Länder auf eine Produktion von ca. 175 Mio. Hektoliter Wein pro Jahr, etwa siebenmal mehr als bei den USA, dem nach der EU nächstgrößten Produzenten. Das Bio-based Industries Joint Undertaking (BBI JU) - eine Public-private-Partnership zwischen der Europäischen Kommission und dem Bio-based Industries Consortium, dem Verband bioökonomischer Industrien in Europa - bezeichnet die Weinindustrie als eine von der globalen Klimaerwärmung besonders betroffene Industrie: Viele traditionelle Weinregionen Europas sind mit zunehmend schlechteren Umweltbedingungen für den Weinbau konfrontiert. Gleichzeitig ist die Weinindustrie aber auch ein bedeutender Erzeuger von Treibhausgasen. Pro Flasche Wein fallen durch alkoholische Gärung 40 g CO2 an. Für die EU insgesamt summiert sich das auf jährlich 1,5 Mio. t CO2, das durch Weingärung in die Atmosphäre freigesetzt wird.    

Das Projekt REDWine

Die Novis GmbH aus Tübingen - Spezialist für biotechnologische Forschung und für Biogasanlagen – hat Anfang 2021 den Zuschlag für das Projekt REDWine erhalten, in dem das bei der Weinherstellung entstehende CO2 aufgefangen, komprimiert und weiterverwendet wird: der größte Teil dient der Ernährung von Algen, die zu Rohstoffen zum Beispiel in der Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie verarbeitet werden. REDWine ist das zweite EU-Förderprojekt des Tübinger Unternehmens innerhalb kürzester Zeit. Mit Freude konstatiert Dr. Thomas Helle, CEO der Novis GmbH: „Wir haben Erfolg mit unseren Projekten bei der Europäischen Kommission.“

Zu sehen sind mehrere große Fermentationstanks aus Edelstahl nebeneinander. Im Vordergrund sind zwei Menschen abgebildet.
Fermentationstanks bei der Rotweinherstellung in Portugal. © Novis GmbH

Finanziert wird REDWine mit 7,5 Mio. Euro über die BBI JU, die gemeinsame Plattform des Bio-based Industries Consortiums (BBI) mit der EU im Rahmen ihres Förderprogramms Horizon 2020. Kooperationspartner im Projekt ist der Verband der Weinkellereien in Portugal. Die Novis GmbH liefert das komplette System zur CO2-Verwertung. Das bei der Rotweinherstellung in den Fermentationstanks anfallende Gas wird aufgefangen und mit Hilfe eines Sensorarrays analysiert. Dieses vollständig neue Sensorsystem wird von dem Tübinger Unternehmen JLM Innovation GmbH entwickelt, einem Spezialisten in der Technologie chemischer Sensoren. Mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI), einer Entwicklung der Tübinger Firma 42aaS GmbH, wird die Analyse überwacht und kann dem Küfermeister Hinweise geben, wenn die Gärung aus dem Gleichgewicht gerät. Die so gewonnenen Analysedaten sind eine Besonderheit, denn normalerweise werden die für die Weinvergärung wichtigen Parameter nur am Anfang und am Ende des Fermentationsprozesses gemessen, und das häufig noch analog. Mit der neuartigen Sensortechnologie können kontinuierlich Daten erhoben werden, was zur verbesserten Produktqualität beiträgt.

Abgebildet ist ein Fließschema der einzelnen Schritte der CO2-Gewinnung aus der Weinvergärung im „RedWine“-Projekt.
Prozess der CO2-Gewinnung aus der Weinvergärung im „REDWine“-Projekt. © Novis GmbH

Das bei der Gärung entstandene Gas wird von Störstoffen gereinigt und das CO2 komprimiert, verflüssigt und gelagert. Eine Solaranlage liefert umweltneutral die Energie für die CO2-Verflüssigungsanlage. Überschüsse an flüssigem, tiefkalten CO2 können für die Kühlung des Weines während der Gärung verwendet werden. Sie landen also wieder im Fermentationstank und werden erneut aufgefangen und verflüssigt. Der größte Teil des gewonnenen CO2 geht aber in eine nahe gelegene Algen-Produktionsanlage, wo es beim Wachstum von Mikroalgen (Chlorella) durch Photosynthese verbraucht wird. Wie BBI JU schreibt, wird auch das beim Reinigen der Fermentationstanks entstehende, an Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor reiche Abwasser für das Wachstum der Mikroalgen verwendet. Die produzierte Algenbiomasse wird anschließend zu Rohstoffen für die Industrie verarbeitet (s. auch „Biomasse aus Algen und vom Großmarkt – zukunftsträchtiger Ersatz für fossile Rohstoffe“). Nach Helles Angaben ist das Verfahren nach den jetzigen Erkenntnissen ziemlich profitabel, weil Rohstoffe aus Algen-Biomasse besonders in der Kosmetik- und Nahrungsmittelindustrie begehrt sind und hohe Marktpreise erzielen.

Als ein für Weintrinker besonders erfreuliches Resultat der CO2-Verwertung nach dem Verfahren des REDWine-Projektes „trägt der Genuss von Rotwein zur Minimierung von Kohlendioxid bei“, wie Helle resümiert. Interessant ist, dass dieses Verfahren auch auf die Bierproduktion übertragen werden kann. Erste Ansätze zeigen, dass der gesamte Bedarf an Kohlendioxid für die Abfüllung des Bieres durch Nutzung des bei der Biergärung in der Brauerei anfallenden CO2 wirtschaftlich erzeugt werden kann.

Der Druck wächst, gegen die Klimaerwärmung vorzugehen

Die den ökonomischen Einzelaspekten übergeordnete Zielsetzung des REDWine-Projektes ist es, aufzuzeigen, wie der durch CO2-Freisetzung verursachte Beitrag der Weinproduktion zur globalen Klimaerwärmung reduziert werden kann. Dass Maßnahmen zur Senkung der Treibhausgasemissionen jetzt erforderlich sind und nicht länger den kommenden Generationen aufgebürdet werden können, wird nicht nur durch die sich häufenden Umweltkatastrophen verdeutlicht, sondern inzwischen sogar von den Obersten Gerichten eingefordert. Als das Bundesverfassungsgericht in Karlsruhe - auf die Beschwerde u. a. von zehn Minderjährigen hin - im April 2021 das Bundes-Klimaschutzgesetz kassierte, weil es die durch heutige Unterlassungen bedingten Einschränkungen der Freiheitsrechte künftiger Generationen nicht berücksichtigt, gab es Beifall, aber auch viel Unruhe. Weniger bekannt ist ein noch vor dem Europäischen Gerichtshof für Menschenrechte in Straßburg anhängiger Fall: Nachdem 2017 bei verheerenden Waldbränden in Portugal weit über hundert Menschen ums Leben gekommen waren, hatten junge Portugiesen im Alter zwischen 9 und 22 Jahren Klage erhoben gegen die Untätigkeit der EU-Staaten, Maßnahmen gegen den für die Brände letztlich verantwortlichen Klimawandel zu ergreifen. Es ist zu erwarten, dass es nach der Hochwasserkatastrophe im Westen Deutschlands im Juli 2021 zu ähnlichen gerichtlichen Klagen kommen wird. Der wachsende Druck auf die Entscheidungsträger, rasch etwas gegen die fortschreitende Erderwärmung zu unternehmen, wird dazu beitragen, solchen Maßnahmen zur CO2-Minderung, wie sie im REDWine-Projekt vorgestellt werden, zum Erfolg zu verhelfen.

Quellen:

1) Stefan Rahmstorf (29.07.2017). Der globale CO2-Anstieg: die Fakten und die Bauernfängertricks. Spektrum.de SciLogs, KlimaLounge, Allgemein. Abgerufen am 21.06.2021, https://scilogs.spektrum.de/klimalounge/der-globale-co2-anstieg-die-fakten-und-die-bauernfaengertricks/

Seiten-Adresse: https://www.biooekonomie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/das-redwine-projekt-und-der-klimawandel