Weiterer Baustein der Brewnomic: Upcycling von Brau-Reststoffen

Dr. Ralph Schneid leitet die Produktentwicklung bei Steinecker und ist tief in das Entwicklungsprojekt involviert. Im Folgenden nimmt er Sie mit auf den Weg des Entwicklungsprojekts Phoenix BMC, der zugegeben mit einigen Umwegen und Stopps verbunden war – und zeigt, warum diese Schlenker aber vielleicht sogar so etwas wie Schicksal waren. Denn statt nun dank Phoenix BMC „nur“ CO2-neutral und energieautark Bier herstellen zu können, profitieren Brauereien zusätzlich von einem praktischen Nebeneffekt, der sich außerdem als lukrative Verdienstquelle entpuppt:

Eigentlich haben wir bereits seit der letzten drinktec ein fertiges Brewnomic Konzept in der Tasche. Dessen übergreifendes Ziel ist einfach erklärt: die Brauerei energieautark und CO2-neutral betreiben. Um dies zu erreichen, nutzen wir anlagenübergreifende Synergien. Wir senken den Energie- und Medienbedarf mithilfe verschiedenster innovativer Technologien im Sudhaus, im Kaltbereich, bei der Abfülllinie sowie der versorgungsseitigen Peripherie und wir verwenden alle im Brauprozess anfallenden Reststoffe bestmöglich zur Energiegewinnung.

Ein Teil des damaligen Konzepts war die Integration einer Biogasanlage. Doch es stellte sich heraus, dass diese Anlage einen – für die Realisierung nicht unbedeutenden – Haken besaß. Zwar wäre es theoretisch möglich, darin die Reststoffe zu verarbeiten und mit dem gewonnenen Biogas ein Blockheizkraftwerk (kurz BHKW) zu betreiben, in der Praxis jedoch wäre eine solche Anlage riesengroß und extrem teuer – und damit natürlich unwirtschaftlich für die Brauerei. Die erforderliche Anlagengröße ergibt sich dabei nicht – wie man zunächst denken möchte – aus den hohen Mengen an Reststoffen und deren schlechten Verwertbarkeit, sondern vor allem aus den darin enthaltenen Hemmstoffen. Denn diese hindern die Methan erzeugenden Bakterien an ihrer Arbeit; und sind die Bakterien einmal geschwächt, dann fällt auch die Effektivität der Biogasanlage stark ab. Um trotz verlangsamter Bakterienaktivität die gewünschte Anlagenleistung erzielen zu können, müsste man die Anlage also entsprechend groß auslegen.

Um dennoch für eine nachhaltige Energiezufuhr im Rahmen von Brewnomic zu sorgen, lautete damals unsere Alternative zur Biogasanlage: Die Brauerei betreibt das Blockheizkraftwerk mit Gas von der Kommune; denn dies ermöglicht die gleichen energetischen Vorteile und reduziert den CO2-Footprint um rund 60 Prozent.

Quo vadis, Brauerei? Die Antwort: 100-prozentige Energieautarkie

Grüner Strom, klar – aber bitte selbst produziert!

Doch als die ersten Anfragen für Brewnomic(öffnet externen Link in neuem Tab) eintrudelten, haben wir gemerkt, dass die meisten nicht „einfach nur“ grünen Strom vom kommunalen Versorger beziehen, sondern diesen auch tatsächlich selbst erzeugen wollen. Denn grüner Strom ist kostbar und sollte von den Industriezweigen genutzt werden, die nicht die Möglichkeit zur eigenen Erzeugung haben. Brauereien, die sich für Brewnomic interessieren, sind hingegen sehr darauf bedacht, selbst energetisch autark zu sein – sowohl aus marketing- wie kostentechnischen Gründen.

Proteine im Treber: Hemmstoff und Schatz zugleich

Aber nicht nur der Markt selbst brachte uns dazu, unser ursprüngliches Konzept der Biogas-Anlage zu überdenken. Ein im Jahr 2020 erlassener Aktionsplan der EU für die Kreislaufwirtschaft besagt nämlich, dass fortan in der EU keine nährstoffhaltigen Reststoffe mehr für die Energiegewinnung genutzt werden sollen.

Obwohl der Plan erst 2020 offiziell erlassen wurde, standen die Pläne dazu schon länger im Raum. Uns war also relativ früh bewusst, dass unsere initiale Idee, die Reste ausschließlich in der Biogasanlage zu verwerten, langfristig vermutlich nicht mehr umsetzbar sein würde: Denn die Reste aus Treber und Hefe bestehen zu einem großen Teil aus Proteinen – und damit Nährstoffen.

Wenn die Idee der energieautarken Brauerei Brewnomic also eine Zukunft haben sollte, dann musste ein Plan B her. Und dieser war auch schnell gefunden. Schon im Jahr 2018 entstand glücklicherweise der Kontakt zu einem Entwicklerduo für Biomasse-Konversion. Prof. Waldemar Reule und Dr. Rainer Gottschalk hatten bereits einen dreistufigen Ansatz entwickelt und patentiert: Dabei werden von den Brau-Resten erst die nährstoffhaltigen Substanzen gewonnen und danach die Hemmstoffe abgetrennt. In der Biogas-Anlage werden anschließend dann wirklich nur die verbleibenden Reststoffe in Energie umgewandelt.

So lassen sich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Zum einen kann die Anlage deutlich kleiner gebaut werden als ursprünglich gedacht – und zwar bei gleicher Leistung. Und zum anderen werden nun die Anforderungen der EU-Kreislaufwirtschaftsverordnung erfüllt.

Die maximale Ausbeute: Proteinderivate und Energie

Doch das Verfahren von Reule/Gottschalk enthielt noch einen weiteren genialen Nebeneffekt, der ideal dem momentanen Zahn der Zeit entspricht. Denn die bereits mehrfach erwähnten Hemmstoffe entstehen beim Abbau von Eiweiß während der Fermentation zu Biogas. Mit dem neuen Verfahren der Biomasse-Konversion passiert dies nicht mehr, da die Proteine als Hemmstoffquelle bereits vor der Biogasstufe als Hydrolysat abgetrennt werden. Und genau dieses Hydrolysat ist heute gefragter denn je! Denn es wird nicht nur benötigt, um vegane Getränke und Lebensmittel zu produzieren, sondern es wird beispielsweise auch durch Produzenten von Nahrungsergänzungsmitteln stark nachgefragt.

Für die Brauereien, die ihre Reststoffe mit einer Biomasse-Konversion verwerten, ergibt sich also eine klassische Win-win-Situation:

Entwicklungsprojekt Phoenix BMC

Weil wir bei Steinecker das große Potenzial dieses Konzepts erkannt haben, starteten wir gemeinsam mit Prof. Reule und Dr. Gottschalk eine Kooperation: Im Rahmen eines Entwicklungsprojekts wird nun Phoenix BMC in einer Pilotanlage untersucht und optimiert. Der Ansatz in Verbindung mit Brewnomic besteht im Wesentlichen aus drei Prozessschritten:

• Zunächst werden Proteinderivate aus den Reststoffen extrahiert. Nach erfolgtem Zellaufschluss und einer Hydrolyse wird das Protein-Hydrolysat mittels Membranfiltration gewonnen.
• Im zweiten Schritt wird die verbleibende Biomasse einer biologischen Säuregärung unterworfen. Ein Ionentauscher trennt Ammoniumsalze ab, welche als Mineraldünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden können.
• Danach erfolgt die Biogas-Fermentation, wobei das Abwasser der Brauerei zugegeben und aufbereitet wird.

Die erste Brauerei, die Phoenix BMC in ihre Produktion einbindet, ist die bayerische Brauerei Ustersbach. Ein fast logischer Schritt, denn bereits seit rund zehn Jahren investieren die Verantwortlichen dort konsequent in energiesparende Maßnahmen für den Brauprozess – und setzen dabei bereits zahlreiche Bausteine aus dem Brewnomic Konzept ein.