Spektrum.de: Frau Professor Palkovits, in Kürze wird die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina eine Stellungnahme zur Bedeutung von Biomasse und Bioenergie publizieren. Welche Stoßrichtung wünschen Sie sich für das Papier?

Regina Palkovits: Biomasse ist heute eher als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Biotreibstoffen wichtig. Doch langfristig sollte sie als generelle Rohstoffquelle in den Fokus rücken. Das wünsche ich mir als Kernbotschaft der Empfehlung der Leopoldina-Kommission an die Politik. Außerdem sollte betont werden, dass in Deutschland auf diesem Gebiet immer noch viel zu wenig in der Technologieentwicklung geschieht.

Das Besondere an Biomasse verglichen mit anderen alternativen Energieträgern ist, dass man sie nicht nur zur Stromerzeugung nutzen kann, sondern auch als Ausgangsstoff etwa für die chemische Industrie. Warum muss man das extra betonen?

Das ist für viele in der Tat nicht offensichtlich. Wir kommen aus einer Holzgesellschaft. Holz war jahrtausendelang unsere Quelle für Wärme, Nahrungszubereitung, Sicherheit. Aber wir sollten Holz nicht als bloße Alternative zur Kohle sehen. Biomasse kann mehr: Sie kann nicht nur zu Biotreibstoff umgesetzt werden, sondern auch als Rohstoff für die chemische Industrie dienen.

Um Biomasse optimal verwerten zu können, muss man die komplette Lignozellulose, also den Hauptbestandteil von Holz und den meisten Pflanzen, nutzbar machen. Wie weit haben Forscher dieses Problem bereits gelöst?

In vielen Bereichen sind wir schon so weit. Zum Beispiel wird Lignozellulose in der Papierindustrie oder für die Produktion von Viskose bereits heute als Rohstoff genutzt. Auch für die nachhaltige Produktion von neuen Monomeren (niedermolekulare reaktionsfähige Moleküle, Anm. d. Red.) für die Produktion von Biopolymeren existieren bereits Konzepte. Nur sind viele dieser Verfahren heute noch nicht wettbewerbsfähig. Aber es ist vielleicht auch noch nicht der richtige Zeitpunkt, ihre Wirtschaftlichkeit abschließend zu beurteilen. Zum einen sollten die Technologien weiterentwickelt und kostengünstiger werden. Zum anderen verzeichnen wir steigende Ölpreise. Die Rechnung kann deshalb in fünf Jahren ganz anders aussehen.

Worin besteht der spezielle Ansatz Ihrer eigenen Arbeitsgruppe?

Wir wollen feste, heterogene Katalysatoren entwickeln, welche die Umwandlung von Zellulose in Wertstoffe erleichtern. So kann Zellulose beispielsweise mit so genannten einfachen geträgerten Kupferkatalysatoren direkt in Zuckeralkohole umgesetzt werden – als potenzielle Plattformchemikalien einer zukünftigen Bioraffinerie. Sie kennen ähnliche Katalysatoren vom Auto: Ein festes Material setzt dort die Abgase in unschädliche Komponenten um.

Welche technischen Herausforderungen müssen Sie dafür meistern?

Die größte Schwierigkeit besteht darin, dass die klassische Lignozellulose nicht löslich ist. Anders formuliert: Das ganze Portfolio an Lösungsmitteln, das wir in der chemischen Industrie verwenden, nützt uns bei diesem Rohstoff nicht viel. Wir müssen ihn aber verflüssigen. Rohöl, das in einer klassischen Raffinerie verarbeitet wird, enthält Kohlenwasserstoffe, aber keinen Sauerstoff. Rohöl wird in einem Gasphasenprozess bei hohen Temperaturen verarbeitet, man bricht die langen Kohlenwasserstoffketten in kleinere Moleküle auf. Lignozellulose hingegen ist ein sehr funktionalisiertes Material mit reichlich darin enthaltenem Sauerstoff; es ist nicht in konventionellen Lösungsmitteln löslich und kann nicht verdampft werden.

Und deshalb setzen Sie auf neue Verfahren mit so genannten ionischen Flüssigkeiten?

Das ist eine neue, hochinteressante Lösungsmittelklasse. Es handelt sich um organische Salze, die bei Temperaturen unter 100 Grad Celsius flüssig sind, weil die großen Ionen die Bildung eines Kristallgitters erschweren. Allerdings sind ionische Flüssigkeiten noch recht teuer. Deshalb sind wir im Exzellenzcluster "Maßgeschneiderte Kraftstoffe aus Biomasse" an der RWTH Aachen nun zu etwas einfacheren Elektrolytsystemen übergegangen: klassische Lösungsmittel mit Salzzugabe. In diesen Verfahren steckt viel Potenzial. Das Ziel besteht darin, die Lignozellulose im Holz in die einzelnen Komponenten zu zerlegen.

Könnten nicht auch Mikroorganismen oder Pilze diese Arbeit leisten?

Es gibt sicher auch Pilze und ebenso andere Mikroorganismen, die Holzstämme sehr effektiv angreifen können. Jeder kennt das, wenn im Herbst das Laub fällt: Ein Blatt liegt auf der Erde und wird biologisch verwertet; am Ende bleibt nur noch das Skelett übrig. Genau dort findet sich viel des Lignins, das sich besonders schwer chemisch aufschließen lässt. So etwas zu knacken, das ist die Aufgabe, die wir im Moment weder gut verstehen noch beherrschen. So etwas bei moderaten Bedingungen nur mit Wasser als Lösungsmittel zu schaffen, das ist unser langfristiges Ziel.

Arbeiten andere Forschungsgruppen mit Mikroorganismen?

Ja. Es gibt hier einige größere Forschungsinitiativen, in Berkeley beispielsweise das Joint BioEnergy Institute, und dann auch etliche Aktivitäten in der Industrie, die aber oft nicht so sehr nach außen dringen, weil dort natürlich ein strategisches Interesse daran besteht, Erfindungen zu schützen.

Jede Art von Biomassenutzung konkurriert prinzipiell mit der Nahrungsmittelproduktion. Ist das die größte ethische Herausforderung für Ihr Forschungsgebiet?

Die Nahrungsmittelproduktion ist das, was man am ehesten wahrnimmt. Aber es geht nicht ausschließlich um Nahrungsmittel, sondern um Flächennutzung! Was ist mit der Abholzung von Regenwald zum Anbau von Zuckerrohr? Wie kann man das unterbinden? Wie verhindern wir, dass in Afrika große Landflächen aufgekauft und so kleinen Bauern ihre Parzellen weggenommen werden, auf denen sie ihre Lebensmittel produzieren? Kann man weltweit einen Preis für nachhaltige Landnutzung festlegen? Die Frage ist gar nicht so sehr, ob wir aus Lebensmitteln Treibstoffe herstellen, sondern, wie wir nachhaltig dafür sorgen, dass Großproduzenten keine Flächen an sich ziehen, die für Natur oder Gesellschaft in der jeweiligen Region essenziell sind. Denn dann verschiebt sich das politische und soziale Gefüge.

"Wir kommen aus einer Holzgesellschaft."

Aber ich gebe auch zu bedenken: In erster Linie machen wir saubere Grundlagenforschung. In diesem frühen Stadium zu einer abschließenden Bewertung möglicher Anwendungen zu kommen, ist unmöglich. Wir müssen zunächst einmal unsere Technologien rein verständnisgetrieben entwickeln, ohne die ganze Kette der möglichen Folgen zu berücksichtigen. Ob eine bestimmte Technik dann sinnvoll ist und genutzt werden sollte, das ist ein anderes Thema.

Gibt es keine Alternativen bei den Ausgangsstoffen? Müll oder Recyclingholz, wäre das nicht ein Weg?

Man kann auch gemischten Hausmüll einer Verwertung zuführen. Hier gibt es verschiedene Optionen: zum einen Recycling und Verwertung in einer Müllverbrennungsanlage zur Energieerzeugung, wie wir das beides heute längst tun. Zum anderen könnte man auch eine stoffliche Nutzung in Richtung Treibstoffe anstreben, das bedeutet im Klartext Haushaltsmüllverflüssigung beispielsweise über Fischer-Tropsch-Verfahren. Auch dafür sind bereits Technologien vorhanden. Darüber hinaus könnte man über eine richtig stoffliche Nutzung nachdenken: eine Plastikflasche chemisch wieder in die Eingangsstoffe aufschließen zum Beispiel. Das würde natürlich eine noch höhere Wertschöpfung bedeuten.

Doch da muss man wahrscheinlich viel Energie investieren, oder?

Das ist eine Frage der technologischen Entwicklung. Kann man einen effizienten Katalysator finden, um das vielleicht nur mit Sonnenlicht in Wasser zu machen? Von diesen Prozessen träume ich: auf der Müllhalde einen Sektor abgrenzen, ein Wasserbecken, ein paar Spiegel, um das Sonnenlicht aufzufangen, und so recyceln. Manchmal muss man auch unkonventionell denken, um zu einem Fortschritt in der Wissenschaft zu kommen.

Sie sind für manche so etwas wie ein Popstar der Chemie: erfolgreich, wissenschaftlich exzellent, jung und eine Frau in einer immer noch männlich dominierten Umgebung. Sehen Sie sich selbst als Vorbild?

Mir ist es erst spät aufgefallen, dass andere dies so auffassen könnten. Ich war auf einer Mädchenschule, wo eine Besonderheit in dieser Richtung kein Thema war. Dann habe ich in Dortmund Chemieingenieurwesen studiert. Das war damals ein kleiner Studiengang mit eher geringer Frauenquote. Dass wir so wenige Studentinnen waren, fiel im Alltag aber gar nicht auf. Seit der Doktorarbeit wird mir dieser Mangel jedoch stärker bewusst, weil ich mich jetzt auf einer Karrierestufe befinde, wo der Frauenanteil wirklich gering ist. Wir brauchen wahrscheinlich Vorbilder, weil sich Menschen wohler fühlen, wenn sie wissen, dass da ein funktionierender Weg ist. Ich merke das bei einigen Doktorandinnen, die mich fragen: "Meinst du, ich könnte es auch?" Oder sie sagen: "Ich möchte aber auch eine Familie", was tatsächlich schwierig wird. Ich habe durchaus Doktorandinnen, die lieber in die Industrie gehen, weil sie dort Beruf und Familie einfacher als an der Uni vereinbaren können. Sie haben dann zwar einen Job, der sie von 8 Uhr morgens bis 18 Uhr abends beschäftigt, aber dann ist eben Feierabend. Es muss sich noch einiges tun, damit Familie und Beruf auch für Frauen in der Forschung selbstverständlicher wird.

Warum fällt Mädchen die Entscheidung für Berufe in den Natur- und Ingenieurwissenschaften teils noch immer schwer?

Die Darstellung des Berufsalltags ist völlig falsch. Die wird von der antiquierten Vorstellung geprägt, der Ingenieur sitze einsam und allein in seinem Kämmerchen. Wenn wir heute von Ingenieurwissenschaften reden, sprechen wir über interdisziplinäre Forschung in Projektteams, in denen die Menschen miteinander kommunizieren und ihre Erkenntnisse und Projekte nach außen darstellen müssen. Das heißt, wir reden über Qualitäten, die viele Frauen haben. In interdisziplinären Teams effizient zusammenzuarbeiten, das sind eigentlich Dinge, die attraktiv sein müssten – ganz zu schweigen von den Anwendungsbereichen. Junge Frauen könnten denken: "Vielleicht kann ich die Zukunft des Planeten entscheidend sichern, wenn ich Ingenieurin in der Wasseraufbereitung oder im Bereich regenerativer Energien werde."

Frau Palkovits, wir danken Ihnen für das Gespräch.

(Das Gespräch entstand unter Mitarbeit von Kirsten Baumbusch.)