Untersuchung synergistischer Effekte bei der Co-Pyrolyse von Erdnussschalen und Altreifen auf die Produktverteilung bei unterschiedlichen Mischungsverhältnissen

Vom Abfall zum Wertstoff

Jedes Jahr häufen sich Berge ausrangierter Reifen und Abfälle aus der Landwirtschaft wie Erdnussschalen, die Brandgefahren, Umweltverschmutzung und Energieverschwendung verursachen. Diese Studie untersucht einen Ansatz, um beide Probleme zugleich anzugehen: das gleichzeitige Erhitzen dieser beiden Abfallarten, um nützliche Brennstoffe zu gewinnen. Durch die sorgfältige Abstimmung des Anteils an Reifenrückständen gegenüber den Schalen zeigen die Forschenden, dass die Mischung besseres Öl, Gas und Kohle (Char) liefern kann als die Einzelkomponenten — und so eine sauberere Energiequelle und eine intelligentere Abfallbewirtschaftung bietet.

Warum diese Abfälle wichtig sind

Erdnussschalen sind ein reichlich vorhandenes landwirtschaftliches Restprodukt, das meist nur als minderwertiger Brennstoff oder zur Entsorgung verwendet wird. Sie bestehen überwiegend aus Pflanzenmaterial und enthalten viel Sauerstoff, was das daraus gewonnene Öl sauer und energetisch vergleichsweise schwach macht. Altreifen sind das Gegenteil: Sie enthalten viel energiereiche Kohlenstoffe und Wasserstoff, sind aber schwer zu entsorgen, bleiben Jahrzehnte in Deponien und bergen Brand- sowie Umweltgefahren. Allein erhitzt liefern Reifen energiereiches Öl und Gas, erzeugen aber auch schwefelreiches Char und problematische Emissionen. Die Idee dieser Untersuchung ist, dass das Mischen dieser beiden sehr unterschiedlichen Abfälle die Stärken des einen mit den Schwächen des anderen ausgleichen könnte.

Abfall garen ohne Flammen

Das Team verwendete ein Verfahren namens Pyrolyse, bei dem die Materialien in Abwesenheit von Sauerstoff erhitzt werden, sodass sie zersetzt statt verbrannt werden. In einem Laborreaktor wurden Erdnussschalen und Reifen zunächst separat zwischen etwa 350 und 600 °C erhitzt, wobei die Anteile an festem Char, flüssigem Öl und Gas bei verschiedenen Temperaturen verfolgt wurden. Beide Materialien lieferten die höchste Flüssigmenge bei rund 500 °C, weshalb die Forschenden diese Temperatur für gemeinsame Experimente wählten. Anschließend mischten sie die beiden Einsatzstoffe in unterschiedlichen Verhältnissen — von überwiegend Schalen mit wenig Reifen bis zu überwiegend Reifen mit wenig Schalen — und wiederholten die Erhitzung, während sie die Produktmengen bestimmten und deren Eigenschaften analysierten.

Wenn das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile

Eine zentrale Frage war, ob sich die Mischung einfach wie ein gewichteter Durchschnitt der beiden Ausgangsstoffe verhält oder ob echte „Synergien“ auftreten, bei denen das Gemisch besser abschneidet als erwartet. Durch den Vergleich der tatsächlichen Produktausbeuten mit berechneten Mittelwerten fanden die Forschenden klare Anzeichen für Synergien. Bei einer Mischung mit 40 % Reifenanteil war die Flüssigausbeute deutlich höher als der erwartete Wert, und deren Qualität verbesserte sich: Sie enthielt pro Kilogramm mehr Energie, weniger Sauerstoff und zeigte eine ausgeglichenere Dichte und Viskosität als das Öl aus reinen Schalen. Gleichzeitig wies das feste Char aus der Mischung mehr fixen Kohlenstoff und weniger Schwefel auf als Char aus reinen Reifen, und das Gas enthielt mehr Wasserstoff und Methan, aber weniger Kohlendioxid als das Gas aus reiner Biomasse. Diese Muster deuten darauf hin, dass wasserstoffreiche Fragmente aus dem Reifen dabei helfen, Sauerstoff aus Biomasse-Dämpfen zu entfernen und diese in energiedichteren Brennstoff umzuwandeln.

Im Reaktor: Wie die Aufwertung abläuft

Um diese Verbesserungen zu verstehen, untersuchten die Forschenden die Chemie der Öle, Chars und Gase mittels thermischer Analyse, Infrarotspektroskopie und Gaschromatographie–Massenspektrometrie. Das schalenstammende Öl wurde von sauerstoffreichen Verbindungen wie Säuren, Alkoholen und Phenolen dominiert, die den Energiegehalt senken und die Flüssigkeit korrosiv machen. Reifenöl dagegen war reich an Kohlenwasserstoffen und aromatischen Molekülen, die eher herkömmlichen Kraftstoffen ähneln. In den Co-Pyrolyse-Ölen schwächten sich Signale für oxygenhaltige Verbindungen, während Kohlenwasserstoffsignale stärker wurden — ein Hinweis darauf, dass Reifen-Dämpfe Wasserstoff spendeten und halfen, sauerstoffreiche Moleküle aus den Schalen abzubauen oder umzuwandeln. Die Analysen von Char und Gas erzählten eine ähnliche Geschichte: Gemischte Chars behielten einen hohen Kohlenstoffanteil, enthielten aber weniger Schwefel, und der Gasstrom verschob sich hin zu verbrennungsfreudigeren Komponenten und weniger klimaerwärmendem Kohlendioxid.

Vom Laborbefund zur realen Wirkung

Über die Chemie hinaus weist die Arbeit auf breitere gesellschaftliche Vorteile hin. Die Umwandlung von landwirtschaftlichen Reststoffen und Altreifen in flüssigen Brennstoff, nutzbares Gas und kohlenstoffreiches Char unterstützt eine Kreislaufwirtschaft, in der Abfälle zu Ressourcen statt zu Belastungen werden. Der Co-Pyrolyse-Ansatz verringert Deponiedruck, reduziert offenes Verbrennen und senkt die Treibhausgasemissionen im Vergleich zum einfachen Wegwerfen oder Verbrennen dieser Materialien. Die Autorinnen und Autoren heben hervor, dass eine Mischung mit 40 % Reifen bei 500 °C ein besonders attraktives Gleichgewicht zwischen hoher Flüssigausbeute und verbesserter Produktqualität bietet, wobei das Öl jedoch noch weiter gereinigt werden muss — insbesondere zur Reduktion von Schwefel — bevor es konventionelle Kraftstoffe vollständig ersetzen kann. Mit künftigen Fortschritten bei Katalysatoren, Skalierung und Umweltbewertung könnte diese kombinierte Behandlung landwirtschaftlicher und industrieller Abfälle zu einer praktikablen Technologie werden, die alltäglichen Müll in einen wertvollen Strom sauberer Energieprodukte verwandelt.

Zitation: Anusuya, M., Kumar, P.S., Ommurugadhasan, D. et al. Investigating synergistic effects in Co-prolysis of groundnut shell and waste tyres on product distribution under different blend ratios. Sci Rep 16, 11208 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38993-8

Schlüsselwörter: co-pyrolyse, Altreifen, Biomasseenergie, Bio-Öl, Kreislaufwirtschaft