Optimierte Konzepte zur Herstellung von Biokraftstoffen in bestehenden Raffinerien
Der Verkehrssektor ist mehr als jeder andere Sektor von fossilen Brennstoffen abhängig und verantwortete im Jahr 2021 37 % der CO2-Emissionen der Endverbrauchssektoren. Fortschrittliche Biokraftstoffe stellen einen vielversprechenden alternativen Ersatzkraftstoff dar, der den CO2-Fußabdruck der schwer zu dekarbonisierenden Verkehrszweige erheblich verkleinern könnte. Diese Kraftstoffe ersetzen die vorhandenen Biokraftstoffe der ersten Generation mit nicht für den Verzehr angebauten Ausgangsstoffen. Der feste Rohstoff wird verflüssigt und verarbeitet, um ein Bioöl zu erzeugen, das zu fortgeschrittenen Biokraftstoffen raffiniert wird. Die Einbindung dieser Verfahren in bestehende Raffinerien wird für die Ausnutzung des Potenzials fortgeschrittener Biokraftstoffe besonders wichtig sein. Dabei werden die bestehenden Verfahren und Infrastrukturen der Raffinerien zum Einsatz gebracht, wodurch eine kostengünstige Ausweitung der Alternativen zu fossilen Brennstoffen gefördert wird. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts 4REFINERY wurde eine neue Technologie zur Herstellung von Biokraftstoffen aus verschiedenen Rohstoffen hervorgebracht, die eine effektive und effiziente Umsetzung in bestehenden Raffinerien begünstigt.
Primäre Umwandlung verschiedener Biomasserohstoffe in Bioöl
Biomasse unterscheidet sich von Kohlenwasserstoffen auf Basis fossiler Brennstoffe vor allem durch ihren Sauerstoffgehalt und die Tatsache, dass es sich um einen festen Ausgangsstoff handelt. Daher ist ein erster Umwandlungsschritt, die Verflüssigung zu einem Bioöl, erforderlich, damit eine Veredelung in bestehenden Raffinerien möglich ist. Die vielversprechendsten Verflüssigungsverfahren sind Schnellpyrolyse und hydrothermale Verflüssigung. Nach Angaben von Projektkoordinator Duncan Akporiaye von SINTEF hat „4REFINERY verschiedene Ansätze zur Integration mit Raffinerieprozessen bewertet, um die Effizienz und die Kosten der primären Umwandlung von Holzabraum, Eukalyptus und Stroh unter Verwendung der sich ergänzenden Technologien für Schnellpyrolyse und hydrothermale Verflüssigung zu optimieren.“
Umwandlung von Bioöl in Biobenzin und Biodiesel: gemeinsame Verarbeitung in bestehenden Raffinerien
Die vorhandenen Raffinerien werden zur gemeinsamen Verarbeitung von Bioöl und Rohöl eingesetzt. Das katalytische Wirbelschichtkracken und die katalytische Wasserstoffbehandlung sind wichtige Raffinerieverfahren, die große Erdölfragmente in leichtere Kohlenwasserstoffströme aufspalten. 4REFINERY untersuchte alle wichtigen Schritte für den verknüpften Einsatz dieser beiden Verfahren zur Gewinnung von Bioölen in Raffinerieverfahren. Zu den wichtigsten Ergebnissen gehört, dass mild behandeltes Pyrolyseöl in das katalytische Wirbelschichtkracken integriert werden kann, während der Einsatz in der katalytischen Wasserstoffbehandlung erfordert, die Pyrolyse-Bioflüssigkeiten vorab stärker zu behandeln. Aufgrund von Fragen der Löslichkeit wurden Probleme mit der Kompatibilität der Bioflüssigkeiten aus der hydrothermalen Verflüssigung bei der gemeinsamen Verarbeitung mit Gasöl aus der direkten Destillation (das durch Destillation vor der weiteren Umwandlung oder Verarbeitung hergestellt wird) festgestellt. Die fraktionierte Destillation und die Verwendung der schweren Destillate sorgten jedoch für eine vollständige Mischbarkeit in Gasöl aus der direkten Destillation, was darauf hindeutet, dass dies immer noch eine vielversprechende Möglichkeit für die gemeinsame Verarbeitung von Bioölen und fossilen Brennstoffen sein könnte.
Ein Werkzeug, das Raffinerien bei der Auswahl optimaler Verfahren hilft
4REFINERY hat verdeutlicht, dass die bestehenden, auf fossilen Rohstoffen basierenden Raffinerieverfahren so umgestaltet werden können, dass fortgeschrittene Biokraftstoffe im kommerziellen Maßstab hergestellt werden können, ohne dass der Bau völlig neuer Produktionsanlagen erforderlich ist. Dieses Potenzial wurde vom Projektpartner BTG Biomass Technology Group genutzt, der in Schweden eine Betriebsstätte gebaut hat, die die im Projekt entwickelten Konzepte umsetzt. Parallel dazu arbeiten das Gemeinschaftsunternehmen und andere Partner nun an der Ausweitung einer der 4REFINERY-Wertschöpfungsketten auf die Herstellung von Flugzeug- und Schiffskraftstoffen. Das Projekt sorgte für ein tieferes Verständnis der Auswirkungen verschiedener Kombinationen von Biomasserohstoffen und Aufbereitungsverfahren auf die Produkteigenschaften und verschaffte Einblicke in Synergieeffekte. „4REFINERY war insofern einzigartig, als es ein sehr breites Spektrum an alternativen Wertschöpfungsketten erproben konnte, woraus umfassende Modelle entstanden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden in ein Werkzeug eingearbeitet, das von Raffinerien zur Bewertung des Potenzials verschiedener Szenarien verwendet werden kann“, so Akporiaye abschließend.
Schlüsselbegriffe
4REFINERY, Raffinerien, Biokraftstoffe, Biomasse, Pyrolyse, Bioöl, Bioflüssigkeiten, hydrothermale Verflüssigung, katalytische Wasserstoffbehandlung, katalytisches Wirbelschichtkracken
