Eine Biomass-to-Liquid-Anlage zur Herstellung von nachhaltigem synthetischem Kraftstoff

Ein EU-finanziertes Projekt entwickelte innovative Nanokatalysatoren, um ein integriertes modulares und hocheffizientes Verfahren zur Herstellung von Kraftstoffen aus erneuerbaren Energiequellen zu schaffen.

Energie

Der Klimawandel und eine wachsende Bevölkerung machen den Einsatz nachhaltigerer Energiequellen erforderlich. Während dieses Problem ein bedeutendes gesellschaftliches Bedürfnis darstellt, ist es nur eines von vielen, mit denen sich die petrochemische Industrie konfrontiert sieht. Weitere Herausforderungen, die diese Industrie derzeit zu bewältigen hat, sind u. a. der zunehmende Wettbewerb und die Abhängigkeit von externen Quellen, steigende Kosten sowie der Druck, die Umweltauswirkungen der angewendeten Verfahren zu verringern. Um ihre ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Verantwortung zu erfüllen, muss die Industrie nachhaltige Methoden zur Kraftstoffherstellung entwickeln. Fünfzehn Partner aus acht Ländern haben sich daher zu dem EU-finanzierten Projekt BIOGO-FOR-PRODUCTION zusammengeschlossen, um Herstellungsprozesse grundlegend zu verändern und diese wesentlichen Verbesserungen anschließend zu realisieren. Aus Biogas Benzin herstellen Das Projekt konzentrierte sich auf die Entwicklung eines integrierten, kohärenten und ganzheitlichen Ansatzes zur Umwandlung von Biokraftstoffen aus nachhaltigen Quellen. Die Projektpartner nutzten eine neuartige Technologie, um nanoskalige Katalysatoren mit einer geringeren Abhängigkeit von Edelmetallen und seltenen Erden sowie innovative industrielle Methoden für jeden Herstellungsschritt zu entwickeln. „Im Rahmen von BIOGO-FOR-PRODUCTION haben wir ein Verfahren entworfen, das erneuerbare Bio-Öle und Biogas in Synthesegas umwandelt, das dann wiederum katalytisch in Biokraftstoffe und chemische Plattformprodukte umgewandelt wird. Dieser nachhaltige Prozess ist gänzlich unabhängig von fossilen Brennstoffen“, erklärt Projektkoordinator Gunther Kolb. Die Forscher setzten ein wasserstoffangereichertes Biogas ein, das durch autotherme oder kombinierte exotherme und endotherme Prozesse leicht in Synthesegas umgewandelt werden konnte. Der überschüssige Wasserstoff und die überschüssige Wärme wurden zur Umwandlung von Pyrolyseöl in zusätzliches Synthesegas verwendet, um schließlich eine Zusammensetzung zu erhalten, die für die Methanolsynthese geeignet ist. Durch die richtigen Katalysatoren wurde dann aus dem Methanol flüssiger Kraftstoff – synthetisches Benzin – hergestellt. Die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus erneuerbaren Quellen wird einen äußerst wertvollen Beitrag zur nachhaltigen Deckung des Energiebedarfs leisten. „Anders als beim herkömmlichen Fischer-Tropsch-Verfahren, das aktuell zur Herstellung von synthetischen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen verwendet wird, verspricht die Prozesskette von BIOGO-FOR-PRODUCTION eine höhere Kohlenstoffeffizienz, Energieeffizienz, Versorgungssicherheit sowie Kostenvorteile“, fügt Gunther hinzu. Nanotechnologie für Biokraftstoffe Die Projektpartner arbeiteten an der Verbesserung der verfügbaren Katalysatoren für jeden der vier Hauptschritte des Herstellungsprozesses. Es wurden beispielsweise innovative Techniken wie Cluster-Strahl-Sputtern (cluster beam sputtering) angewendet, um die Gesamtleistung zu erhöhen. Bei dieser Technik werden kleine Cluster von Atomen auf die Oberfläche eines Trägermaterials mit einem großen Oberflächenbereich ausgestoßen. Auf diese Weise gelang es den neu entwickelten stabilen Katalysatoren, die Bildung von leichten Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Methan, zu verringern. Zudem schuf das Team ein neues System, das eine etwa zwei bis drei Größenordnungen höhere Abscheidungsrate von Nano-Clustern ermöglicht als das derzeit in Universitätslaboratorien üblicherweise verwendete Forschungssystem. Dieser Umstand macht es viel attraktiver für den Einsatz in der Industrie. BIOGO-FOR-PRODUCTION lieferte bisher nur einen kleinen Einblick in seine Prozesskette. Die Miniplant-Anlage wird in einer für die Herstellung von Chemikalien geeigneten Containerumgebung betrieben und kann zukünftig als Orientierung für modulare Brennstoffherstellungsanlagen dienen. Des Weiteren haben die Forscher Katalysatoren im Pilotmaßstab hergestellt und so ihr Fertigungspotential für eine schnelle Industrialisierung unter Beweis gestellt.

Schlüsselbegriffe

BIOGO-FOR-PRODUCTION, synthetischer Kraftstoff, Biokraftstoff, Nanokatalysatoren, Biogas, Flüssigkraftstoff, synthetisches Benzin

Catalytic Partial Oxidation of Bio Gas and Reforming of Pyrolysis Oil (Bio Oil) for an Autothermal Synthesis Gas Production and Conversion into Fuels

Eine Biomass-to-Liquid-Anlage zur Herstellung von nachhaltigem synthetischem Kraftstoff

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