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Energie & Management > F&E - Die effizientere Herstellung von Biokraftstoffen im Blick
Quelle: Fraunhofer Umsicht
F&E

Die effizientere Herstellung von Biokraftstoffen im Blick

Im Projekt "SynergyFuels" arbeiten Forschende an einem Raffineriekonzept, das die Herstellung von E-Fuels mit Biokraftstoffen kombiniert. Es ist zum Jahresbeginn gestartet.
Um die CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu senken, stehen in Deutschland mit Brennstoffzellen, Batterien oder erneuerbaren Kraftstoffen verschiedene Technologien bereit. Die Forschenden des Anfang 2023 gestarteten Projektes "SynergyFuels" sind sich gewiss, dass die Elektromobilität für die Verkehrswende allein nicht ausreichen wird. Bestandsflotten und schwer zu elektrisierende Anwendungen etwa in der Schiff- und Luftfahrt benötigten stattdessen längerfristig erneuerbare Kraftstoffe in großen Mengen.

E-Fuels beziehungsweise synthetische, unter Anwendung von grünem Strom und CO2 produzierte Kraftstoffe, haben jedoch noch Herausforderungen vor der Brust: zum einen bei der nachhaltigen Bereitstellung von Kohlenstoff, zum anderen bei der Herstellung von fortschrittlichen Biokraftstoffen. Letztere ist bei der Nutzung von Kohlenstoff noch wenig effizient, da bis zu 50 Prozent des in der Biomasse verfügbaren Kohlenstoffes bei der Umwandlung zu Kraftstoffen als CO2 verloren geht. Dies vergrößert den Rohstoffbedarf.

Hier setzen die Forschenden unter Koordination der Technischen Universität München (Tum) mit ihrem Projekt Synergyfuels an. Der Projektname steht für "Synergien durch Integration von Biomassenutzung und Power-to-X in der Produktion erneuerbarer Kraftstoffe". Das Projekt wird vom Bundesverkehrsministerium mit 13,6 Millionen Euro gefördert.
 
Neben der Demonstrationsanlage am Tum-Campus Straubing wollen die Forschenden an acht weiteren Standorten neue Kraftstoffe produzieren
 Quelle: TUM / Jan Winter

Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erarbeiten ein Raffineriekonzept, um erneuerbare Kraftstoffe im Tonnen-Maßstab für eine Vielzahl von Anwendungen zu produzieren. Sie kombinieren dafür die Herstellung von E-Fuels mit der von fortschrittlichen Biokraftstoffen und wollen dabei Synergien heben, wie Projektkoordinator Jakob Burger, Professor für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik an der Tum, erklärt: "Die Nutzung von erneuerbarem Strom zur Umwandlung von CO2 zu flüssigen Kraftstoffen erhöht die Kohlenstoffeffizienz der biotechnologischen Verfahren. Zudem ermöglicht die langfristige Kohlenstoffbindung in Form des Nebenprodukts Pflanzenkohle sogar negative CO2-Emissionen, also eine Netto-Kohlenstoffabscheidung aus der Atmosphäre."

Optimierung des Konversionsverfahrens

Der Raffinerieverbund nutzt für die Produktaufarbeitung Abwärme aus den (thermo-)chemischen Synthesen, etwa der Methanolsynthese. Über die thermochemische Konversion von Biomasse-Reststoffen werden zudem auch biogenes CO2 für die Methanolsynthese sowie biogener Wasserstoff bereitgestellt. Dadurch wollen die Forschenden die Nutzung fossiler CO2-Quellen, etwa durch die Verbrennung von Kohle oder Erdgas, oder eine aufwändige CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre umgehen. 

Der Projektpartner − das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) − kümmert sich darum, passt das thermochemische Konversionsverfahrens an, um biogene Reststoffe zu verwerten und um es mit Power-to-X-Prozessen zu koppeln. Zu den Maßnahmen zählen etwa eine höhere Qualität des Bioöls sowie die Aufbereitung und Abtrennung von biogenen Synthesegasen oder biogenem Wasserstoff. Zudem wollen die Projektbeteiligten auch die Einsatzstoff-Möglichkeiten ausweiten, um die Markteinführung zu erleichtern.

Integration von Syntheseanlagen in Ostbayern geplant

Tum-Professor Burger betont: "Wir benötigen hocheffiziente Verfahren, um nachhaltige Drop-in-Kraftstoffe in industriellen Mengen zu vertretbaren Preisen herzustellen. Unser Verbund pilotiert diese Verfahren, damit eine schnelle Markteinführung der neuen Kraftstoffe gelingt." Zum Hintergrund: "Drop-in" heißt, dass sich die Kraftstoffe nahtlos dem bestehenden Kraftstoff-Pool beimischen lassen und so die fossilen Kraftstoffe ersetzen, ohne die Motoren technisch ändern zu müssen.

In den Raffinerieverbund sollen in den kommenden vier Jahren neun Syntheseanlagen in Ostbayern integriert werden, darunter bestehende in Straubing und Sulzbach-Rosenberg. Diese Anlagen produzieren eine breite Palette von erneuerbaren Kraftstoffen im Tonnen-Maßstab. Die Projektbeteiligten nehmen deren physikalische Eigenschaften wie Schmierfähigkeit oder Kälteverhalten unter die Lupe. Anwendungspartner aus den Bereichen Luft- und Schifffahrt sowie Fahrzeuge und mobile Maschinen demonstrieren die Eignung der Kraftstoffe im Realbetrieb.

Neben Tum und Fraunhofer Umsicht sind beteiligt:
  • das Technologie- und Förderzentrum (TFZ),
  • das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
  • sowie die Industriepartner Clariant Produkte GmbH,
  • Martech GmbH
  • und Volkswagen AG.

Mittwoch, 8.02.2023, 12:22 Uhr
Davina Spohn
Energie & Management > F&E - Die effizientere Herstellung von Biokraftstoffen im Blick
Quelle: Fraunhofer Umsicht
F&E
Die effizientere Herstellung von Biokraftstoffen im Blick
Im Projekt "SynergyFuels" arbeiten Forschende an einem Raffineriekonzept, das die Herstellung von E-Fuels mit Biokraftstoffen kombiniert. Es ist zum Jahresbeginn gestartet.
Um die CO2-Emissionen im Verkehrssektor zu senken, stehen in Deutschland mit Brennstoffzellen, Batterien oder erneuerbaren Kraftstoffen verschiedene Technologien bereit. Die Forschenden des Anfang 2023 gestarteten Projektes "SynergyFuels" sind sich gewiss, dass die Elektromobilität für die Verkehrswende allein nicht ausreichen wird. Bestandsflotten und schwer zu elektrisierende Anwendungen etwa in der Schiff- und Luftfahrt benötigten stattdessen längerfristig erneuerbare Kraftstoffe in großen Mengen.

E-Fuels beziehungsweise synthetische, unter Anwendung von grünem Strom und CO2 produzierte Kraftstoffe, haben jedoch noch Herausforderungen vor der Brust: zum einen bei der nachhaltigen Bereitstellung von Kohlenstoff, zum anderen bei der Herstellung von fortschrittlichen Biokraftstoffen. Letztere ist bei der Nutzung von Kohlenstoff noch wenig effizient, da bis zu 50 Prozent des in der Biomasse verfügbaren Kohlenstoffes bei der Umwandlung zu Kraftstoffen als CO2 verloren geht. Dies vergrößert den Rohstoffbedarf.

Hier setzen die Forschenden unter Koordination der Technischen Universität München (Tum) mit ihrem Projekt Synergyfuels an. Der Projektname steht für "Synergien durch Integration von Biomassenutzung und Power-to-X in der Produktion erneuerbarer Kraftstoffe". Das Projekt wird vom Bundesverkehrsministerium mit 13,6 Millionen Euro gefördert.
 
Neben der Demonstrationsanlage am Tum-Campus Straubing wollen die Forschenden an acht weiteren Standorten neue Kraftstoffe produzieren
 Quelle: TUM / Jan Winter

Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erarbeiten ein Raffineriekonzept, um erneuerbare Kraftstoffe im Tonnen-Maßstab für eine Vielzahl von Anwendungen zu produzieren. Sie kombinieren dafür die Herstellung von E-Fuels mit der von fortschrittlichen Biokraftstoffen und wollen dabei Synergien heben, wie Projektkoordinator Jakob Burger, Professor für Chemische und Thermische Verfahrenstechnik an der Tum, erklärt: "Die Nutzung von erneuerbarem Strom zur Umwandlung von CO2 zu flüssigen Kraftstoffen erhöht die Kohlenstoffeffizienz der biotechnologischen Verfahren. Zudem ermöglicht die langfristige Kohlenstoffbindung in Form des Nebenprodukts Pflanzenkohle sogar negative CO2-Emissionen, also eine Netto-Kohlenstoffabscheidung aus der Atmosphäre."

Optimierung des Konversionsverfahrens

Der Raffinerieverbund nutzt für die Produktaufarbeitung Abwärme aus den (thermo-)chemischen Synthesen, etwa der Methanolsynthese. Über die thermochemische Konversion von Biomasse-Reststoffen werden zudem auch biogenes CO2 für die Methanolsynthese sowie biogener Wasserstoff bereitgestellt. Dadurch wollen die Forschenden die Nutzung fossiler CO2-Quellen, etwa durch die Verbrennung von Kohle oder Erdgas, oder eine aufwändige CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre umgehen. 

Der Projektpartner − das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (Umsicht) − kümmert sich darum, passt das thermochemische Konversionsverfahrens an, um biogene Reststoffe zu verwerten und um es mit Power-to-X-Prozessen zu koppeln. Zu den Maßnahmen zählen etwa eine höhere Qualität des Bioöls sowie die Aufbereitung und Abtrennung von biogenen Synthesegasen oder biogenem Wasserstoff. Zudem wollen die Projektbeteiligten auch die Einsatzstoff-Möglichkeiten ausweiten, um die Markteinführung zu erleichtern.

Integration von Syntheseanlagen in Ostbayern geplant

Tum-Professor Burger betont: "Wir benötigen hocheffiziente Verfahren, um nachhaltige Drop-in-Kraftstoffe in industriellen Mengen zu vertretbaren Preisen herzustellen. Unser Verbund pilotiert diese Verfahren, damit eine schnelle Markteinführung der neuen Kraftstoffe gelingt." Zum Hintergrund: "Drop-in" heißt, dass sich die Kraftstoffe nahtlos dem bestehenden Kraftstoff-Pool beimischen lassen und so die fossilen Kraftstoffe ersetzen, ohne die Motoren technisch ändern zu müssen.

In den Raffinerieverbund sollen in den kommenden vier Jahren neun Syntheseanlagen in Ostbayern integriert werden, darunter bestehende in Straubing und Sulzbach-Rosenberg. Diese Anlagen produzieren eine breite Palette von erneuerbaren Kraftstoffen im Tonnen-Maßstab. Die Projektbeteiligten nehmen deren physikalische Eigenschaften wie Schmierfähigkeit oder Kälteverhalten unter die Lupe. Anwendungspartner aus den Bereichen Luft- und Schifffahrt sowie Fahrzeuge und mobile Maschinen demonstrieren die Eignung der Kraftstoffe im Realbetrieb.

Neben Tum und Fraunhofer Umsicht sind beteiligt:
  • das Technologie- und Förderzentrum (TFZ),
  • das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
  • sowie die Industriepartner Clariant Produkte GmbH,
  • Martech GmbH
  • und Volkswagen AG.

Mittwoch, 8.02.2023, 12:22 Uhr
Davina Spohn

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