Wie Haushaltsabwässer in den Benzintank gelangen: moderne Biokraftstoffe aus Klärschlamm
Im Jahr 2021 waren weltweit 92 % der verkauften leichten Nutzfahrzeuge Personenkraftwagen und Lieferwagen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben wurden. Trotz der zunehmenden Verbreitung von Elektro- und Hybridfahrzeugen werden diese und viele andere Fahrzeuge noch mindestens einige Jahrzehnte auf den Straßen unterwegs sein, sodass eine nachhaltige Zwischenlösung für einen umweltfreundlicheren Verkehr benötigt wird. Kohlenstoffreiche Bioabfälle wie Klärschlamm stellen eine hervorragende Quelle für Energie und Energieträger dar. Sie werden erneuerbar und lokal produziert und kennen keine geopolitischen Grenzen. Heute wird das meiste davon deponiert, verbrannt oder in der Landwirtschaft verwendet. Die EU hat nun vor, sie in Energie umzuwandeln. Das EU-finanzierte Projekt TO-SYN-FUEL realisiert dieses Vorhaben. TO-SYN-FUEL und sein 13-köpfiges Konsortium demonstrierten erstmals im vorkommerziellen Maßstab die Umwandlung von Klärschlamm in Drop-in-Biokraftstoffe an einem dezentralen Standort. Überschüssige Toilettenabfälle könnten schon bald unsere Autos antreiben, anstatt auf Mülldeponien zu landen.
Von Klärschlamm zu Drop-in-Benzin und -Diesel
Biokraftstoffe der ersten Generation werden direkt aus stärkehaltigen Pflanzen wie Mais, Getreide und Raps gewonnen. Fortgeschrittene Biokraftstoffe oder Biokraftstoffe der zweiten Generation verbessern die Nachhaltigkeit mit Rohstoffen wie Rest- und Abfallprodukten aus Haushalten und Industrie, die nicht in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. „Im Projekt TO-SYN-FUEL wurde aus dem in Kläranlagen anfallenden Klärschlamm Rohöl gewonnen – mithilfe der Technologie der thermo-katalytischen Reformierung (TCR®). Das Rohöl wurde durch Hydrierung und Destillation in Drop-in-Biokraftstoffe konvertiert, die den europäischen Normen für Benzin und Diesel (EN 228 bzw. EN 590) entsprechen“, erklärt Projektkoordinator Robert Daschner von der Abteilung Energietechnik bei Fraunhofer. Das Benzin und der Diesel von TO-SYN-FUEL besitzen alle Eigenschaften der aus fossilen Brennstoffen gewonnenen Gegenstücke und können direkt in unveränderten Fahrzeugen verwendet werden.
Biokraftstoffe aus Klärschlamm auf Testfahrt
Von 2017 bis 2022 hat TO-SYN-FUEL mehr als 0,5 Mio. kg Klärschlamm in ca. 50 000 l Öl umgewandelt, aus denen 40 000 l Benzin, Diesel und Kerosin gewonnen werden können. Die EU-Finanzierung von TO-SYN-FUEL unterstützte das Team bei der Steigerung der Effizienz durch energetische und thermische Prozesskopplung und integrative Produktnutzung sowie durch die anschließende Skalierung der Technologie. Während bei TO-SYN-FUEL Klärschlamm im Mittelpunkt stand, da dessen Entsorgung besonders problematisch ist, kann das TO-SYN-FUEL-Verfahren nahezu jede Biomasse einschließlich des organischen Anteils von Siedlungsabfällen, landwirtschaftlichen Reststoffen und Gartenabfällen in Benzin und Diesel umwandeln. Der Biokraftstoff von TO-SYN-FUEL wurde in ganz Europa vorgestellt. Mit einem unveränderten Volkswagen Passat, der mit Biodiesel aus der Projektanlage betankt wurde, unternahm das Team eine Probefahrt. „TO-SYN-FUEL hat erstmals im industriellen Maßstab gezeigt, dass biogene Rest- und Abfallstoffe in thermisch stabile flüssige Bioöle konvertiert werden können. Unsere hochwertigen Drop-in-Biokraftstoffe werden es ermöglichen, fossile Kohlenstoffe durch eine breite Palette von petrochemischen Produkten zu ersetzen, die über konventionelle Raffinerieprozesse aus biogenen Reststoffen gewonnen werden“, erklärt Daschner. Das Team arbeitet nun daran, seine Technologie auch für andere Biomasse-Rohstoffe zu demonstrieren.
Klärschlamm bald auch flugbereit
Eine bayerische Raffinerie plant die erste industrielle Anwendung der Technologie. Aus der Verwertung von bis zu 400 000 Tonnen Klärschlamm (100 000 Tonnen Trockensubstanz) – das sind rund 40 % der gesamten Abwassermenge in Bayern – soll bis zum Jahr 2030 nachhaltiger Kraftstoff für die Luftfahrt gewonnen werden. „Erneuerbare“ Abwässer könnten demnach schon bald Fahrzeuge zu Land, zu Wasser und in der Luft antreiben.
Schlüsselbegriffe
TO-SYN-FUEL, Kraftstoff, Abwasser, Biokraftstoffe, Biomasse, Rohöl, Raffinerie, Verkehr, thermokatalytische Reformierung, Abwasseraufbereitung
