Eine kostengünstigere Methode zur Umwandlung von Naturgas in flüssigen Kraftstoff
Die Herstellung einer Vorstufe flüssigen Kraftstoffs mit der Bezeichnung Synthesegas aus Methan zählt zu den kostenaufwändigsten Schritten der konventionellen Benzinherstellung. Die am EU-finanzierten Projekt NEXT-GTL (Innovative catalytic technologies and materials for next gas to liquid processes) arbeitenden Wissenschaftler untersuchten die zentralen Kosten- und technischen Herausforderungen, die mit konventionellen Gas-zu-Flüssig-Verfahren (gas-to-liquid, GTL) verbunden sind. Forscher untersuchten neue Wege für die Herstellung katalytischen Synthesegases aus Naturgas. Sie untersuchten ebenfalls die direkte Umwandlung (ohne Synthesegas-Zwischenprodukt) von Methan zu Methanol/Dimethylether (DME) und aromatischen Verbindungen – organische Moleküle weisen wie zum Beispiel Benzol einen oder mehrere Ringe mit sechs Kohlenstoffatomen auf. Um die Kosten in Verbindung mit der Synthesegasherstellung zu reduzieren, entwickelten Wissenschaftler ein neues und fortschrittliches mehrstufiges Verfahren. Dieses nutzt die katalytische partielle Oxidation (catalytic partial oxidation, CPO) bei Naturgas sowie Gastrennungsmembranen. Die entwickelten Katalysatoren und Membranen wurden in einer Pilotanlage getestet, um diese mit semikommerziellen Pendants zu vergleichen. Die Elimination des Synthesegas-Herstellungsschritts ist ein weiterer vielversprechender Weg, um die Herstellungskosten für flüssige, transportable Kraftstoffe wie Benzin und Diesel zu verringern. Wissenschaftler erforschten daher Möglichkeiten für eine direkte, temperaturarme katalytische Umwandlung von Methan in Methanol und untersuchten intensiv geeignete Methanaktivierungsstellen. Forscher untersuchten zudem die direkte katalytische Umwandlung von Methan zu Aromaten, die (über eine chemische Kombination mit Ethan oder Propan im Zuge einer sogenannten Alkylierungsreaktion) aufgewertet werden können. Es wurden ebenfalls wichtige Fortschritte bei der Entwicklung neuer aktiver und stabiler Katalysatoren für die Aromatisierung von Methan und für die Benzolalkylierung erzielt. Des Weiteren entwickelten die Projektpartner selektiv durchlässige Membranen und Trenntechniken für H2, O2 und CO2. Diese könnten bei einer Vielzahl weiterer Verfeinerungs-, petrochemischer, Verbrennungs- und sonstiger nicht chemischer Verfahren genutzt werden, um deren Effizienz zu steigern. Im Rahmen von NEXT-GTL wurden erfolgreich kosteneffektive und effiziente Methoden für die katalytische Umwandlung von Methan in flüssige Brennstoffe im Bereich des Transportsektors entwickelt. Wesentliche Kosteneinsparungen werden GTL zu einer echten Alternative für die traditionell weniger kostspielige Herstellung von flüssigen Brennstoffen aus Rohöl machen, wobei sich wichtige Vorteile für die Umwelt und Industrie ergeben.
Schlüsselbegriffe
Methan, Synthesegas, NEXT-GTL, Gas-zu-Flüssig-Verfahren, Methanol/Dimethylether, DME, aromatische Verbindungen, katalytische partielle Oxidation, Alkylierungsreaktion, selektiv durchlässige Membran
