Brotbrennerei: Bioethanol aus der Bäckerei

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Das ist Bioökonomie vom Feinsten: Pilotanlage stellt Alkohol aus
Altbackwaren her / Ergebnis eines Forschungsprojektes mit Beteiligung der
Uni Hohenheim

In der Backstube der Zukunft duftet es nicht nur nach leckerem Brot –
sondern auch nach Alkohol. Möglich macht dies ein Pilotprojekt mit der
Universität Hohenheim in Stuttgart: Angegliedert an die Bäckerei Webers
Backstube in Friedrichshafen ging die erste Brotbrennerei in Deutschland
in Betrieb. Das sorgt für mehr Nachhaltigkeit: Altbackwaren, die nicht
mehr als Lebensmittel verwendet werden können, werden zu Bioethanol für
industrielle Zwecke. Auf lange Sicht soll es auch möglich sein, dass
schmackhafte „Brotbrände“ das Warenangebot der Bäckereibetriebe
bereichern. Am 23. Februar 2024 wurde die Brotbrennerei offiziell
eröffnet.

Backwaren zählen zu den am häufigsten weggeworfenen Lebensmitteln. Im
Bundesgebiet gibt es rund 11.000 überwiegend kleine und mittelständische
Bäckereibetriebe, bei denen geschätzte 600.000 Tonnen Backwaren jährlich
als Retouren und Reste anfallen.

Viele Bäckereien versuchen diese Produkte wiederzuverwenden: als
Tierfutter, Hackschnitzel oder in Biogasanlagen. „Retouren stellen jedoch
kein einheitliches Ausgangsmaterial dar. Das verträgt sich beispielsweise
nicht mit den strengen Fütterungsplänen in der Schweinemast“, erklärt
Hannes Weber, Geschäftsführer von Webers Backstube, bekannt als
Fernsehbäcker aus dem SWR-Fernsehen und Initiator des Projektes „Die
Brotbrennerei“. „Daher sind diese Recyclingmethoden mit aufwendiger
Sortierung von Hand, langen Transportwegen und somit zusätzlichen Kosten
verbunden.“

Bäckereibetriebe müssen Altbackwaren als Abfall entsorgen

Viele Bäckereibetriebe müssen ihre Altbackwaren deshalb als Abfall
entsorgen, der in der Regel verbrannt wird. Allein in Webers Backstube
fallen so jährlich rund 15.000 Euro Entsorgungskosten an. Seine Idee:
Warum nicht aus dem Abfall Bioethanol machen? Geschätzte 162 Mio. Liter
könnten in Zukunft jährlich aus den Altbackwaren in Deutschland entstehen.

Ziel ist eine erneuerbare Kraftstoffquelle zu schaffen. Bislang wird
Bioethanol in erster Linie aus landwirtschaftlichen Nutzpflanzen wie Mais,
Weizen und Zuckerrohr hergestellt. Doch die Verwendung dieser Pflanzen als
Rohstoffe für die Kraftstoffherstellung konkurriert mit der Produktion von
Lebensmitteln.

Der lange Weg vom Brot zum Alkohol

Die Forschungs- und Lehrbrennerei der Universität Hohenheim klärte
zunächst eine grundsätzliche Frage: Kann Brot überhaupt vergoren werden?
Denn für Produktion von Bioethanol braucht es einen alkoholhaltigen
Ansatz.

Für diese sogenannte Maische wird Getreide mit Wasser, Hefe und Enzymen
versetzt. „Brot enthält erhebliche Mengen an Stärke. Sie wird von
speziellen Enzymen leicht in Zuckermoleküle zerlegt, die die Hefe dann in
Alkohol umwandelt“, erklärt Dr. Daniel Einfalt von der Forschungs- und
Lehrbrennerei.

Hefe braucht Proteine

Doch ganz so einfach gestaltete sich der Prozess nicht. Als die
Forschenden untersuchten, wie gut sich typische deutsche Backwarenreste
vergären lassen, erlebten sie eine Überraschung: Ausgerechnet das Brot mit
dem höchsten Stärkeanteil, das Weißbrot, blieb bei der Alkoholproduktion
deutlich unter den anderen Ausgangsprodukten wie Brötchen, Laugengebäck,
Roggenbrot oder Sahne-Cremetorten.

„Wir führen das auf den geringen Proteingehalt des Weißbrotes zurück“, so
Dr. Einfalt. „Denn die Eiweiß-Bausteine sind unerlässlich für die
Aktivität der Hefe.“ Abhilfe bringt der Zusatz von Gärsalzen, die die Hefe
vor allem mit Stickstoff und Phosphat versorgen: Dadurch wird die Gärzeit
verkürzt bzw. der Ethanolertrag erhöht.

Trotzdem befindet sich in dem Destillationsrückstand, der Schlempe, immer
noch viel Protein. „Langfristig möchten wir sie als Tierfutter nutzen,
aber da müssen wir noch ein paar Hürden überwinden“, so Hannes Weber.
„Aktuell wird sie in Biogasanlagen zur Energieerzeugung genutzt. Ihr
Rückstand kommt wiederum als Dünger aufs Feld.“ Womit sich der Kreislauf
schließt.

Optimierung des gesamten Verfahrens

Um die Ideen in die Praxis umzusetzen, kam ein weiterer Projektpartner ins
Spiel: Das Technologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven (ttz Bremerhaven)
erarbeitete ein eigenes Energie-Konzept. So wird die Wärme für den Prozess
primär über Strom aus der Photovoltaikanlage auf dem Dach der Bäckerei
bereitgestellt. Innerhalb des Prozesses wird möglichst viel Wärme
zurückgewonnen, so zum Beispiel aus der Schlempe oder aus dem Kühlwasser
der Brennerei.

„Weitaus schwieriger war es einen Anlagenbauer zu finden“, berichtet
Hannes Weber. „Wir freuen uns, dass wir die Firma Müller Brennereianlagen
gefunden haben, die die Apparate- und Brennereitechnik individuell auf das
Projekt zugeschnitten und viel Input geliefert hat.“

Aktuell: Kostendeckender Betrieb – Langfristig: Spirituosen als
Zusatzeinnahme

Aktuell arbeitet die Brotbrennerei in Friedrichshafen mit ihrem 2.000
Liter fassenden Maische-Behälter kostendeckend, auch wenn die Markt-Preise
für Bioethanol derzeit niedrig sind. Höhere Erlöse könnte die Destillation
von Altbackwaren erbringen, wenn daraus aromatische Spirituosen für den
menschlichen Genuss entstehen.

„Das scheitert im Augenblick noch am EU-Recht“, erläutert Dr. Einfalt.
„Darin ist die Destillation von Brot und anderen Backwaren nicht
vorgesehen. Aber das Gesetzgebungsverfahren läuft bereits.“

Beratungsangebote – Pilotprojekt für den Mittelstand

Noch ist die Brotbrennerei in Friedrichshafen ein Pilotprojekt, das
möglichst viel Nachahmung finden soll. Dazu erarbeiten die
Projektbeteiligten Handlungsempfehlungen, die sie als Beratungs- und
Entwicklungsleistungen für künftige Betreiber:innen solcher
Produktionsanlagen anbieten wollen. Hannes Weber schätzt, dass sich solche
Anlagen für mittlere Betriebe mit rund fünf Mio. Euro Umsatz im Jahr
rentieren. Gefördert wird das Projekt über das Zentrale
Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für
Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

HINTERGRUND: Bioökonomie an der Universität Hohenheim

Bioökonomie ist das Leitthema der Universität Hohenheim: Von der Züchtung
über die nachhaltige Produktion biobasierter Rohstoffe bis zur Herstellung
und Vermarktung von Produkten oder Dienstleistungen werden alle relevanten
Themen der Bioökonomie in Forschung und Lehre abgedeckt. Für ihre
Produkte, Verfahren und Dienstleistungen nutzt die Bioökonomie
biologische, chemische und physikalische Umwandlungsprozesse im Rahmen
einer Kreislaufwirtschaft. Durch innovative Technologien können so
biologische Stoffe und Prozesse besser genutzt werden, um in Zukunft
zunehmend auf fossile Rohstoffe wie Kohle oder Erdöl verzichten zu können.