Hocheffiziente Umwandlung von nassen und trockenen biogenen Abfällen in Kraftstoffe
Der Verkehrssektor ist einer der größten Energieverbraucher in Europa. Für die dort eingesetzten Kraftstoffe werden größtenteils fossile Brennstoffe importiert, was weder Umwelt noch Sicherheit Europas zugutekommt. Die EU-Politik will daher zu umweltfreundlicheren Lösungen übergehen. Das EU-finanzierte Projekt Heat-to-Fuel arbeitete an einer solchen Lösung für die nächste Generation von Technologien zur Herstellung von Biokraftstoffen, um die Dekarbonisierung im Verkehrssektor voranzubringen. „Unsere Hauptziele waren wettbewerbsfähige Preise für Biokraftstoffe von unter einem Euro pro Liter, bessere Kraftstoffqualität und eine deutlich reduzierte Emission von Treibhausgasen (THG) im gesamten Betrieb“, erklärt Projektkoordinator Richard Zweiler. Neben weiteren Zielen kommen Einsparungen bei der Energieerzeugung von 20 % und Sicherung der Energieversorgung in der EU hinzu.
Beitrag zur Kreislaufwirtschaft
Die Projektziele wurden durch Zusammenführen neuartiger Technologien mit innovativen Design-, Modell-, Hardware- und Prozessverfahren, Tests und Lebenszyklusanalysen an einem vollständig integrierten System in einer einzelnen Maschine erreicht. „Indem wir einen innovativen Fischer-Tropsch (FT) Millistrukturreaktor mit einem APR-Verfahren zusammenführten, entstand ein hochintegrierter Prozess, um aus verschiedenartigsten biogenen Reststoffen FT-Produkte und Öl aus nachwachsenden Rohstoffen (Biocrude) herzustellen“, führt Zweiler weiter aus. Der Prozess besteht aus einer Trocken- und einer Nassstrecke. In der Trockenstrecke werden etwa Stroh-Rinden-Mischungen vergast, um das entstehende Synthesegas im Millistrukturreaktor in FT-Produkte umzuwandeln. In der Nassstrecke wiederum werden in einem kombinierten Verfahren (hydrothermale Verflüssigung und APR) Rohstoffe wie Lignin verarbeitet. „An mehreren kleinen und großen Leistungsverteilern führten wir Vergasungsversuche durch, entwickelten die Technologie zur CO2-Vergasung weiter und publizierten detailliertes Grundlagenwissen zum Asche-Agglomerationsverhalten“, so Zweiler. In einem iterativen Prozess, der eng an die Katalysatorentwicklung angebunden war, konzipierten wir auch drei FT-Reaktoren mit unterschiedlicher Struktur. „Wie das Projekt belegt, lässt sich CO2 nahezu vollständig als Vergasungsmittel wiederverwerten. Im vollintegrierten Heat-to-Fuel-Prozess wird dabei ein chemischer Wirkungsgrad von 61 % und eine Kohlenstoffumwandlung von 53,5 % erreicht“, bestätigt Zweiler. Mit diesem Verfahren ist der Ausstoß von Treibhausgasen um 70 % geringer als mit fossilen Energieträgern. „Verglichen mit anderen Biokraftstofftechnologien wie Vergasung plus FT und Vergärung lag die Energieeinsparung zwischen 44 und 58 %“, ergänzt Zweiler.
Heat-to-Fuel-Bioraffinerien zur Förderung der lokalen Wirtschaft
Der Bau einer Bioraffinerieanlage, die nach dem im Projekt entwickelten Prozess arbeitet, könnte Synergieeffekte auch in anderen Sektoren generieren, um durch effiziente, nachhaltige Nutzung lokaler Ressourcen die wirtschaftliche Entwicklung auf lokaler und regionaler Ebene zu fördern. Mit Blick auf die Zukunft bestätigt Zweiler: „Alle Partner planen hierzu weitere Aktivitäten. So kündigten Beteiligte des Konsortiums bereits an, in Forschungs-Clustern im Rahmen von Horizont Europa und Workshops mitzuwirken, die von anderen Horizont-Projekten organisiert werden.“ Schließlich trugen im Projekt 18 Industrieunternehmen, Investoren und Verbände aktiv zur Weiterentwicklung der Projekttechnologie bei. „Dediziertes Ziel ist für uns die Finanzierung des Technologiereifegrades bis hin zur Demonstrationsphase, um die industrielle Übernahme der Projekttechnologie und deren Installation in Bioraffinerien und anderen Unternehmen zu beschleunigen“, schließt Zweiler.
Schlüsselbegriffe
Heat-to-Fuel, Biokraftstoff, Vergasung, FT, Fischer-Tropsch, APR, aqueous-phase reforming, Dekarbonisierung, Verkehrssektor, Kreislaufwirtschaft, HTL, hydrothermale Verflüssigung, Millistrukturreaktor
