Spanisches Weingut wandelt CO₂ aus der Gärung in erneuerbares Methan um

Ein Team aus Forschern und Partnern aus der Weinbranche hat in einem spanischen Weingut gezeigt, dass das bei der Gärung freigesetzte Kohlendioxid vor Ort aufgefangen und in erneuerbares Methan umgewandelt werden kann. Das eröffnet Weingütern eine neue Möglichkeit, direkte Emissionen zu senken und aus einem Abfallstrom Brennstoff zu erzeugen.

Die Arbeit wurde auf der Enoforum 2026 in Zaragoza von Andrés Sanz-Martínez und Kollegen vom CIRCE Research Center for Energy Resources and Consumption, der Rovira i Virgili University und der Weingruppe Gonzalez Byass vorgestellt. Die Demonstration fand bei Viñas del Vero in der Region Somontano in Aragon, Spanien, im Rahmen des EU-Projekts FUELPHORIA statt, das industrielle Nutzungsmöglichkeiten für aus Prozessen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie abgeschiedenes CO₂ untersucht.

Bei der Weinbereitung entstehen während der alkoholischen und malolaktischen Gärung große Mengen biogenen CO₂. In den meisten Kellereien wird dieses Gas direkt in die Atmosphäre abgegeben. Ziel des Projekts ist es, diesen Strom abzufangen, zu reinigen und am selben Ort, an dem er entsteht, in ein nutzbares Energieprodukt umzuwandeln.

Den Forschern zufolge fängt das bei Viñas del Vero installierte System CO₂ aus mehreren Gärtanks auf, reinigt das Gas auf 99,95% und komprimiert es zur Speicherung. Anschließend wird das aufgefangene CO₂ mit grünem Wasserstoff kombiniert, der per Elektrolyse erzeugt wird. In einem zweistufigen Methanisierungsreaktor reagieren die Gase zu Methan, also CH₄, das als erneuerbarer Brennstoff genutzt werden kann.

Die Partner erklärten, das System sei für die Bedingungen im Weingut ausgelegt, in denen die CO₂-Produktion während der Traubenlese und der Gärphase konzentriert anfällt und nicht gleichmäßig über das Jahr verteilt ist. Sie beschrieben die Anlage als modular und skalierbar, sodass sie an unterschiedliche Produktionsmengen und saisonale Betriebsabläufe angepasst werden kann.

Während der Lese 2025, vom 9. Sept. bis 26. Sept., gewann das Weingut laut der Präsentation 17 Tonnen CO₂ zurück. Ein Teil dieses aufgefangenen Gases wurde dann der Methanisierungs-Demonstrationsanlage zugeführt. Tests mit dem realen Gärgas erzeugten einen Austragsstrom mit rund 80% CH₄ auf Trockensubstanzbasis und erreichten eine CO₂-Umwandlungsrate von 90%. Der Reaktor lief mehr als 300 Stunden im Dauerbetrieb ohne beobachtete Katalysatordeaktivierung, was nach Angaben der Forscher auf eine stabile Leistung unter realen Kellereibedingungen hinweist.

Das Methanisierungs-system nutzt Katalysatoren auf Nickelbasis, die vom Projektteam wegen ihrer Aktivität und Stabilität bei der CO₂-Umwandlung ausgewählt wurden. Eine stabile Reaktorleistung ist bei dieser Technologie ein zentrales Thema, weil sich die Gasströme aus dem Weingut während der Lese verändern können und die Methanisierung empfindlich auf die Temperaturführung reagiert. Die Forscher erklärten, die laufenden Arbeiten konzentrierten sich darauf, das Wärmemanagement zu verbessern, damit die Umwandlung näher an das thermodynamische Limit heranrückt, und numerische Modelle zu validieren, um künftige Optimierung und Skalierung zu unterstützen.

Das Projekt weist auch auf andere Nutzungsmöglichkeiten für aufgefangenes CO₂ im Weingut hin, vor oder parallel zur Umwandlung in Methan. In der Präsentation hieß es, das Gas könne eingesetzt werden, um feste und flüssige Phasen bei der Rotweinproduktion zu vermischen, was die Homogenisierung verbessern und den Stromverbrauch senken kann. Es kann außerdem verwendet werden, um Behälter und Pressen durch Verdrängung von Sauerstoff zu inertisieren, ein Schritt, der das Wachstum von Mikroorganismen und Oxidationsrisiken begrenzen kann. Eine weitere geprüfte Anwendung ist das Ansäuern von Waschwasser, um die Reinigungseffizienz zu verbessern und den Wasserverbrauch zu senken. Das Team nannte zudem die Möglichkeit, flüchtige Aromastoffe zurückzugewinnen, die im CO₂-Strom mitgeführt werden, und sie dem Wein wieder zuzuführen.

Diese zusätzlichen Anwendungen sind wichtig, weil sie zeigen, dass aufgefangenes Gärgas schon vor der Aufbereitung zu Brennstoff einen unmittelbaren prozesstechnischen Wert haben kann. Für Weingüter, die unter zunehmendem Druck stehen, Emissionen, Energieverbrauch und Wasserverbrauch zu senken, könnte das die CO₂-Abscheidung praktikabler machen, wenn sich mehrere Vorteile in einem System verbinden lassen.

Die Forschenden beschrieben die Anlage bei Viñas del Vero als das erste integrierte CO₂-zu-CH₄-System, das in einer Kellerei in Europa betrieben wird. Sollte diese Einschätzung auch mit weiteren Projekten Bestand haben, würde die spanische Demonstration an die Spitze einer wachsenden Bewegung rücken, die Technologien der Kohlenstoffkreislaufwirtschaft nicht nur in der Schwerindustrie, sondern auch in der Landwirtschaft und Lebensmittelverarbeitung einsetzt.

Der übergeordnete Gedanke des Projekts ist es, Gär-CO₂ nicht als unvermeidbare Emission, sondern als Rohstoff zu behandeln. Aus aufgefangenem biogenem CO₂ und erneuerbarem Wasserstoff erzeugtes Methan kann je nach Reinigung und regulatorischen Anforderungen vor Ort für Heizung, Prozessenergie oder möglicherweise als Fahrzeugkraftstoff genutzt werden. In einem Weingut könnte das den Bezug fossilen Erdgases verringern und zugleich die Klimawirkung der Gärung senken.

Die Unterstützer des Projekts arbeiten in einem Sektor, in dem die Dekarbonisierung komplizierter sein kann, als es auf den ersten Blick wirkt. Die Weinproduktion verursacht Emissionen aus den Weinbergen, durch Dünger, Glas, Transport, Kühlung und Verarbeitungsausrüstung, doch die Gärung selbst ist eine der sichtbarsten Punktquellen im Keller. Weil das Gas in konzentrierten Schüben aus Tanks freigesetzt wird, kann es leichter aufgefangen werden als diffuse Emissionen an anderen Stellen der Wertschöpfungskette.

Die Herausforderung ist ebenso wirtschaftlich und operativ wie technisch. Das Zeitfenster der Lese ist kurz, und die Ausrüstung muss sich in Produktionsabläufe einfügen, die kaum Spielraum für Unterbrechungen lassen. Jedes System zur CO₂-Abscheidung und Brennstoffumwandlung muss zudem nachweisen, dass es sicher und zuverlässig arbeiten kann und Kosten verursacht, die sich für Weingüter rechtfertigen lassen. Der Leseversuch 2025 hat diese kommerziellen Fragen nicht abschließend beantwortet, aber er lieferte den Nachweis, dass die Chemie unter realen Erntebedingungen funktioniert und nicht nur im Labor.

Die in Zaragoza vorgestellten Ergebnisse beruhen auf der Zusammenarbeit von Energieforschern, Chemieingenieuren und Betreibern des Weinguts und spiegeln wider, dass das Projekt mehrere Disziplinen umfasst. CIRCE hat seinen Sitz in Zaragoza, während das Universitäts-Team aus der Abteilung für Chemieingenieurwesen der Rovira i Virgili University in Tarragona stammt. Viñas del Vero, Teil von Gonzalez Byass, richtete die Demonstration in Barbastro im Nordosten Spaniens aus.

Die Arbeit erfolgt zu einem Zeitpunkt, an dem Weingüter in ganz Europa neben dem Druck durch Dürre, Hitze und steigende Energiekosten strengeren Nachhaltigkeitserwartungen von Regulierungsbehörden, Händlern und Verbrauchern gegenüberstehen. Vor diesem Hintergrund ziehen Technologien, die Emissionen senken und vor Ort nutzbare Energie erzeugen können, mehr Aufmerksamkeit auf sich, insbesondere wenn sie sich ohne größere Änderungen an der Weinbereitung selbst in bestehende Betriebsabläufe integrieren lassen.

Vorläufig bleibt das Projekt bei Viñas del Vero eine Demonstration, doch die aus der Lese 2025 gemeldeten Daten liefern der Branche eine der bislang klarsten Fallstudien dazu, wie Gärungsemissionen in einem kommerziellen Weingut aufgefangen und in erneuerbaren Brennstoff umgewandelt werden können.