Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kraftstoff aus Biomasse

04.09.2003


Verfahren des Forschungszentrums Karlsruhe zur Verwertung organischer Reststoffe mit Future Energy in Freiberg weiterentwickelt


Schlackeaustrag am Flugstrom-Druckvergaser bei Future Energy


Flugstrom-Druckvergaserkopf in der Versuchsanlage bei Future Energy



Die Nutzung von Biomasse als einzige erneuerbare Kohlenstoffquelle zur Herstellung organischer Chemikalien und hochreiner Kraftstoffe ist eine der wesentlichen globalen technischen Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte. Sie scheitert bisher daran, dass Biomasse auf großen Flächen verteilt anfällt und wegen der langen Transportwege wirtschaftlich nicht zu verwerten ist. Ein im Forschungszentrum Karlsruhe entwickeltes zweistufiges Verfahrenskonzept löst dieses Problem. Nachdem letztes Jahr das Konzept erfolgreich verifiziert wurde, konnte das Verfahren nun apparativ weiterentwickelt werden.



Schon vor der allmählichen Erschöpfung der billigen fossilen Brennstoffe im Laufe dieses Jahrhunderts stellt die Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe als Ersatz eine technische Herausforderung dar. Um diese Aufgabe rechtzeitig zu lösen, betreibt das Forschungszentrum Karlsruhe Vorsorgeforschung zur Prüfung industrieller Anwendungsmöglichkeiten. Von einer international besetzten Kommission, die die Forschungsarbeiten der Helmholtz-Gemeinschaft im Forschungsbereich Umwelt evaluierte, wurde den Arbeiten eine weltweite Spitzenstellung bescheinigt.
Bei dem im Forschungszentrum Karlsruhe entwickelten zweistufigen Verfahren konzentriert man sich auf den häufigsten Biomassetyp, die Lignocellulose wie Holz oder Stroh. Aus diesen Bioreststoffen können bis zu 10 % des Primärenergiebedarfs in Deutschland gedeckt werden. In dezentralen Anlagen wird zuerst die trockene und zerkleinerte Lignocellulose durch Schnellpyrolyse (Zersetzung beim schnellen Erhitzen unter Luftausschluss) verflüssigt. Entwicklungsarbeiten dazu laufen im Forschungszentrum Karlsruhe. Dabei entsteht ein pumpfähiger Rohteer-Koks-Slurry, ein Gemisch aus Pyrolyseöl und -koks, mit einer zehnmal höheren Energiedichte als die ursprüngliche Biomasse, der in Bahnkesselwagen zu einer zentralen Großanlage transportiert werden kann. In dieser Großanlage wird dann in einem speziellen Flugstrom-Druckvergaser aus dem Slurry ein Synthesegas erzeugt, das nach einer Aufbereitung mit industriellen Verfahren in hochwertige Kraftstoffe und Chemikalien umgewandelt werden kann. Nach der erfolgreichen Verifizierung des Verfahrenskonzeptes rücken Aspekte wie technische Vereinfachung, Zuverlässigkeit und vor allem Wirtschaftlichkeit in den Vordergrund der Entwicklung. Mit zentralen Großanlagen lassen sich Kraftstoffe wirtschaftlicher herstellen als in vielen Kleinanlagen und nur auf diesem Weg kann die Herstellung von Synthesekraftstoff aus Biomasse gegenüber versteuerten Kraftstoffen aus Erdöl konkurrenzfähig sein.

"Die grundlegende technologische Machbarkeit dieses zweistufigen Verfahrens haben wir letztes Jahr demonstriert", erklärt Dr. Edmund Henrich, der dieses Projekt im Institut für Technische Chemie, Bereich Chemisch-Physikalische Verfahren, des Forschungszentrums Karlsruhe leitet. "Aufgrund weiterer Untersuchungen und Analysen zeigt sich, dass das Verfahren deutliche Vorteile gegenüber vergleichbaren Entwicklungen aufweist und sich eine Weiterentwicklung bis in den technischen Maßstab in Richtung Marktreife lohnt." Zur Ausarbeitung einer zuverlässigen und wirtschaftlichen Technik wird die Zusammenarbeit zwischen der Firma Future Energy, Freiberg, und dem Forschungszentrum Karlsruhe vertieft.
Das größte verfahrenstechnische Problem war die Verarbeitung des Slurries zu einem teerfreien Synthesegas. In Europa gibt es nur eine Pilotanlage bei Future Energy in Freiberg, die den hochkonzentrierten und stark aschehaltigen Slurry in einem Flugstrom-Druckvergaser bei hohem Druck in Synthesegas umwandelt. Dieser Vergaser ist mit einem speziellen Kühlschirm ausgerüstet und kann auch Brennstoffe mit hohen Aschegehalten und wechselnden Ascheschmelzpunkten verarbeiten. Dies trifft besonders auf schnellwachsende landwirtschaftliche Restbiomasse wie Stroh zu. Mit einem bei Future Energy entwickelten Brenner ist es möglich, den feststoffhaltigen Slurry direkt mit Sauerstoff zu zerstäuben und umzusetzen.
In weiteren Messkampagnen wird der Einfluss wichtiger Prozessparameter wie Temperatur, Durchsatz und Synthesegaszusammensetzung untersucht, um Fragen zur technologischen Umsetzung und Wirtschaftlichkeit im Detail zu beantworten. Das Verfahren soll so einfach, flexibel, effizient und kostengünstig wie möglich gemacht werden. Über die Ermittlung optimaler Betriebsbedingungen im Vergaser hinaus wird unter anderem das Schlackenverhalten und die Schlackenverwertung als Düngemittel untersucht. Die Wärmerückgewinnung und die Erhöhung des Vergaserdrucks sind weitere Schwerpunkte der künftigen Forschung und Entwicklung. Der Vergaser ist für ein möglichst breites Spektrum von Slurry-Typen geeignet. Damit kann die Auslastung von großen Anlagen gewährleistet werden.
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 24 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Helmholtz-Gemeinschaft forschen in den Bereichen Struktur der Materie, Erde und Umwelt, Verkehr und Weltraum, Gesundheit, Energie sowie Schlüsseltechnologien.

Inge Arnold | idw

Weitere Berichte zu: Biomasse Future Großanlage Kraftstoff Slurry Synthesegas Vergaser

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Bionik im Leichtbau
17.08.2018 | Technische Hochschule Mittelhessen

nachricht Phänomenologisches Berechnungskonzept verkürzt das Auslegen von Spritzgussformteilen
13.08.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics