Innovative Technologien ermöglichen leistungsstarken, emissionsarmen Biokraftstoff
Ersatzkraftstoffe, sogenannte Drop-in-Kraftstoffe, sind der Schlüssel zur Bioenergie-Entwicklung. Sie werden aus Biomasse gewonnen und können mit fossilen Brennstoffen gemischt werden und diese sogar ersetzen, ohne dass die bestehenden Anlagen verändert werden müssen. Das EU-finanzierte Projekt REDIFUEL hat einen Drop-in-Kraftstoff mit demselben Namen entwickelt. Im Anschluss an die Untersuchung mehrerer Biomasseoptionen für REDIFUEL wählte das Team Holzabfälle als vielversprechendsten wesentlichen Rohstoff für seine Forschung aus. REDIFUEL ist vollständig erneuerbar und soll zur Erreichung des EU-Ziels beitragen, die Treibhausgasemissionen bis 2050 zu reduzieren. Projektkoordinator Thorsten Schnorbus berichtet: „REDIFUEL hat sich zum Ziel gesetzt, neue Technologien, Lösungen und Prozesse zu erarbeiten, um hohe Umwandlungswirkungsgrade für die flottenverträgliche Produktion erneuerbarer Kraftstoffe zu erreichen.“ Der Straßenverkehrssektor ist für den größten Anteil der Treibhausgasemissionen verantwortlich. Obgleich Elektrofahrzeuge zur Entschärfung des Problems beitragen werden, wird der Schwerlastverkehr noch einige Zeit auf flüssige Kraftstoffe angewiesen sein. Die Entwicklung von Biokraftstoffen mit niedrigen Treibhausgasemissionen stellt nicht nur eine nachhaltige Lösung dar – sie ist zwingend erforderlich.
Eine Kaskade von Innovationsprozessen
Der Prozess der Umwandlung eines Rohstoffs in einen verbrennungsstarken, emissionsarmen Biokraftstoff beinhaltet viele Schritte. Der Ausgangsstoff muss in Gas verwandelt werden, die Schadstoffe müssen entfernt werden, und danach müssen die Gase die Fischer-Tropsch-Synthese durchlaufen. Bei der Herstellung von REDIFUEL kommt ein innovatives katalytisches Verfahren zum Einsatz, das vom Spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC) konzipiert wurde. Für die Durchführung des Fischer-Tropsch-Verfahrens sind in der Regel große Anlagen und riesige Mengen an Biomasse erforderlich. Die kompakte Bauweise des vom Partner, dem deutschen E-Fuel-Unternehmen INERATEC, entworfenen Reaktors ermöglicht jedoch eine hohe Effizienz und eine fein abgestimmte Steuerung des Prozesses. Der zweite wichtige Schritt bei der Entwicklung von REDIFUEL ist die Umwandlung des hohen Anteils an Olefinen – einer Art von Kohlenwasserstoffmolekülen, die an den Treibhausgasemissionen beteiligt sind – in Bioalkohole mittels der Prozesse Hydroformylierung und Hydrierung. Der diesbezügliche Erfolg des Projekts REDIFUEL führte zu einem hohen Anteil an Bioalkoholen, einem Schlüsselfaktor für die Einhaltung der Kraftstoffnorm EN590.
Ein Well-to-Wheel-Gewinner in der Entstehung
Durch die Anwendung innovativer Technologien erfüllt REDIFUEL viele der im Projekt festgelegten Kriterien. Es handelt sich um einen emissionsarmen, leistungsstarken Kraftstoff, der bis zu 100 % des aus Erdöl gewonnenen Dieselkraftstoffs ersetzen kann. REDIFUEL erfüllt die Anforderungen der EN590-Kraftstoffnorm und kann ohne Änderungen an der Infrastruktur oder der Software in Dieselfahrzeugen und Verteileranlagen eingesetzt werden. Da REDIFUEL aus einer Vielzahl von Rohstoffen (einschließlich umweltfreundlichem Wasserstoff und aus der Luft abgeschiedenem CO2) hergestellt werden kann, besitzt es das Potenzial, langfristig eine nachhaltige Lösung zu bieten. Die technischen Innovationen, die REDIFUEL hervorgebracht haben, können auch in einer Power-to-X-basierten Produktionsstrategie eingesetzt werden, die aus erneuerbaren Energiequellen gewonnenen Strom in Biokraftstoff umwandelt. Noch sind die Produktionskosten von REDIFUEL nicht so wettbewerbsfähig, wie von den Forschenden angestrebt. Der katalytische Prozess führte zwar zu dem gewünschten hohen Anteil an kohlenstoffreichen Olefinen, doch dieses Ergebnis war mit einer geringen Produktivität gepaart, wodurch die Produktionsziele für der Pilotphase nicht erreicht werden konnten. Weitere Forschungsarbeiten sind daher erforderlich, um REDIFUEL bis zum Jahr 2030, dem von den Forschenden genannten Zieltermin, wettbewerbsfähig werden zu lassen. Ungeachtet der Herausforderungen hat das REDIFUEL-Team ein beeindruckendes Maß an innovativer Problemlösung bewiesen, die zweifellos in naher Zukunft zu Durchbrüchen führen wird. Schnorbus erläutert: „Die ökologischen und gesellschaftlichen Aspekte werden durch eine Biomass-to-Wheel-Analyse berücksichtigt, die zeigt, dass die Gesamtreduzierung von CO2 im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen immens ist und über die von herkömmlichem Biodiesel hinausgeht.“ Ein emissionsarmer und leistungsstarker Biokraftstoff ist genau das, was für den Schwerlastverkehr in Europa gebraucht wird – REDIFUEL stellt ihn bereit.
Schlüsselbegriffe
REDIFUEL, Biokraftstoff, emissionsarmer Biokraftstoff, hohe Verbrennung, Treibhausgasemissionen, Drop-in-Kraftstoff, Ersatzkraftstoff, Fischer-Tropsch, Diesel, Olefine, Hydroformylierung, PtX, Power-to-X
