Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Intelligentes Konzept macht Kraftstoff aus Biomasse wirtschaftlich

04.11.2005


Pilotanlage wird mit Beteiligung der Industrie im Forschungszentrum Karlsruhe aufgebaut - Förderung durch Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe bewilligt


Das Erkennungszeichen des im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten Verfahrens "bioliq" zur Nutzung von Biomasse für die Herstellung hochwertiger synthetischer Kraftstoffe und chemischer Grundprodukte. Foto: Forschungszentrum Karlsruhe



Mineralöl ist nur begrenzt vorhanden und - wie die jüngsten Preisentwicklungen zeigen - seine Verfügbarkeit vielen politischen und wirtschaftlichen Unwägbarkeiten unterworfen. Die Nutzung von Biomasse zur Herstellung hochwertiger synthetischer Kraftstoffe und chemischer Grundprodukte ist eine Alternative, die zu einer Entlastung und Ergänzung des zukünftigen Energie- und Chemiemarktes beitragen wird. Allein die vorhandenen ungenutzten organischen Stoffe wie Stroh oder Holz könnten über 10 % des derzeitigen Kraftstoffbedarfs in Deutschland decken. Die Nutzung scheiterte bisher daran, dass Biomasse auf große Flächen verteilt und wegen der langen Transportwege nicht wirtschaftlich zu verwerten war. Ein im Forschungszentrum Karlsruhe entwickeltes Verfahren namens "bioliq" löst dieses Problem elegant und führt zu Kraftstoffen höchster Qualität, die für die künftige Motorengeneration hervorragend geeignet sind. Ein zweistufiger BTL-Prozess (Biomass To Liquid) wird sowohl dem verteilten Aufkommen als auch dem niedrigen Energieinhalt der Biomasse gerecht. Mit Förderung durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (Projektträger des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft) und Unterstützung der Industrie wird nun auf dem Gelände des Forschungszentrums mit dem Aufbau einer Pilotanlage begonnen, um den Gesamtprozess von der Biomasse bis zur Zapfsäule technologisch zu demonstrieren. Namhafte Automobilhersteller warten gespannt auf den High-Tech-Kraftstoff aus dem Forschungszentrum. Die Grundsteinlegung der Anlage findet am 4. November 2005 statt.


Biomasse ist die einzige erneuerbare Kohlenstoffquelle zur Herstellung chemischer Grundstoffe und hochwertiger synthetischer Kraftstoffe. Ihre konsequente Nutzung verringert die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen und klimaschädliche Emissionen wie CO2 und Rußbildung. Schon vorhandene ungenutzte Nebenprodukte wie Stroh und Holz können über 10 % des heutigen Kraftstoffbedarfs für den Verkehr in Deutschland decken. Allerdings können zu weite Transportwege derartiger Stoffe, die nur eine geringe Energiedichte aufweisen, die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen. Das im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelte "bioliq"-Verfahren (Biomass to Liquid) sieht deshalb vor, in einer ersten Stufe aus der anfallenden Biomasse durch dezentrale Schnellpyrolyse-Anlagen ein transportfähiges flüssiges Zwischenprodukt hoher Energiedichte (vergleichbar mit Rohöl) zu erzeugen. Dieses kann dann mit geringen Transportkosten umweltfreundlich per Bahn zur zweiten Stufe der Verarbeitung, einer zentralen Großanlage zur Gaserzeugung und Synthese von Kraftstoffen, angeliefert werden.

"Alle entscheidenden Einzelschritte, die das "bioliq"-Verfahren enthält, wurden vom Forschungszentrum inzwischen entwickelt und erprobt", erläutert Professor Dr. Eckhard Dinjus, Leiter des Instituts für Technische Chemie des Forschungszentrums Karlsruhe. "Jetzt wollen wir den Gesamtprozess in einer Pilotanlage zusammenführen: Auf der einen Seite werden wir die Anlage mit Stroh füttern, auf der anderen werden wir mit High-Tech-Kraftstoff unsere Autos betanken."


Am "bioliq"-Verfahren sind zwei Industriepartner maßgeblich beteiligt: Mit der Firma Lurgi AG, Frankfurt am Main, wird ein für petrochemische Reststoffe entwickeltes Verfahren der Schnellpyrolyse auf den schwierigen Einsatzstoff Biomasse übertragen. Die Firma Future Energy aus Freiberg (Sachsen), eine Tochter der Sustec AG (Schweiz), ist führend auf dem Gebiet der Flugstrom-Druckvergasung. Der hier eingesetzte Vergasertyp hat sich bisher als einziger für die Hochdruck-Vergasung von Slurrys aus Biomasse bewährt.

Die Verarbeitungskosten der Biomasse für den High-Tech-Kraftstoff werden unter 50 Eurocent liegen; dazu kommen Kosten für die Ausgangsmaterialien, die derzeit in der gleichen Größenordnung liegen. Damit bliebe der Preis für einen Liter High-Tech-Kraftstoff unter einem Euro. Kraftstoff aus Biomasse ist noch bis mindestens 2009 von der Steuer befreit.

Die Automobilindustrie (VW und Daimler-Chrysler) hat Interesse an dem High-Tech-Kraftstoff aus dem Forschungszentrum für die Entwicklung noch emissionsärmerer Hochleistungsmotoren mit geringerem Kraftstoffverbrauch bekundet. Großes Interesse an einer Übernahme des Prozesses besteht auch in China, das in Zukunft seinen rasant steigenden Kraftstoffbedarf durch Einsatz von unterschiedlichen Stroharten zu großen Teilen mit Biomasse decken möchte.

Die Investitionskosten für die Pilotanlage betragen 23 Mio. Euro; ein Teil der Mittel wird vom Forschungszentrum und von den beteiligten Industrieunternehmen aufgebracht. Die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR, ein Projektträger des Bundesministeriums für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft) hat entschieden, die Anlage zu fördern. Die Bewilligung für die erste Tranche wurde, wie beantragt, soeben erteilt. Die Pilotanlage wird als Erweiterung des Umwelttechnikums im Forschungszentrum Karlsruhe aufgebaut und betrieben.

Technischer Hintergrund

Haupteinsatzstoffe für das Verfahren sind Stroh und andere Lignozellulose, die mehr als 90 % der Landbiomasse ausmachen. Dazu zählen Getreidestroh, Restholz, Rinde und Papier. Rindenfreies, hochwertiges Holz ist zwar leichter einzusetzen, für das "bioliq"-Verfahren aber nicht erforderlich.

Die genannten organischen Einsatzstoffe haben sehr geringe Energiedichten (beispielsweise Strohballen: rund 2,7 Gigajoule/Kubikmeter) und können deshalb wirtschaftlich nur über kurze Distanzen transportiert werden. In einem dezentralen Verfahrensschritt (Kleinanlagen, zu denen die Erzeuger höchstens 25 Kilometer fahren müssen) wird deshalb zunächst ein Zwischenprodukt höherer Energiedichte erzeugt, das anschließend zu zentralen Großanlagen transportiert werden kann. Durch Schnellpyrolyse bei 500 °C in einem Doppelschnecken-Mischreaktor entstehen aus der Biomasse Pyrolyseöl und Pyrolysekoks. Diese werden zu einer Suspension gemischt, die gepumpt, wirtschaftlich transportiert und zerstäubt werden kann. Die Energiedichte der Suspension (des so genannten "Slurrys") liegt einen Faktor 10 über der von Stroh und ist damit mit Rohöl vergleichbar.

Damit wird der Transport zur zentralen Anlage wirtschaftlich. Dort wird der Slurry in einem speziellen Flugstromvergaser bei Temperaturen um 1200 °C und Drücken bis 80 bar zu einem teerfreien Synthesegas, einer Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, umgesetzt. Dieser Verfahrensschritt wurde an einem 5 Megawatt-Flugstromvergaser der Firma Future Energy in Freiberg/Sachsen inzwischen mehrfach erfolgreich getestet und optimiert.

Das mit hohem Druck entstandene Synthesegas wird direkt der nachgeschalteten Synthesestufe zugeleitet. Eine kostenaufwändige und mit hohen technischen Risiken behaftete Zwischenkompression des Gases ist nicht erforderlich.

Aus dem Synthesegas lassen sich praktisch alle wichtigen chemischen Grundbausteine erzeugen. Synthesekraftstoffe lassen sich beispielsweise durch das so genannte Fischer-Tropsch-Verfahren oder durch den vom Forschungszentrum vorgesehenen Prozess über das Zwischenprodukt Methanol erzeugen. Auf diese Weise können alle Arten von Diesel- und Ottokraftstoffen hergestellt werden. Die entstehenden Kraftstoffe sind reiner, umweltverträglicher und leistungsstärker als erdölstämmige Kraftstoffe und lassen sich für verschiedene Anforderungen der Automobil-Hersteller im Hinblick auf die strenger werdenden Abgas-Normen maßschneidern.

Das Forschungszentrum Karlsruhe ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, die mit ihren 15 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,1 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands ist. Die insgesamt 24000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Dr. Joachim Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzk.de

Weitere Berichte zu: Biomass Energiedichte High-Tech-Kraftstoff Kraftstoff Rohstoff

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neuro-Robotik ermöglicht Querschnittsgelähmten selbstständig zu essen
07.12.2016 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Höhere Energieeffizienz durch Brennhilfsmittel aus Porenkeramik
05.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Das Universum enthält weniger Materie als gedacht

07.12.2016 | Physik Astronomie

Partnerschaft auf Abstand: tiefgekühlte Helium-Moleküle

07.12.2016 | Physik Astronomie

Bakterien aus dem Blut «ziehen»

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie