Um die Klimaziele zu erreichen, werden erneuerbare Energieträger, u.a. auch im Wärmemarkt, eine zunehmende Rolle spielen. Dazu gehören paraffinische Flüssigbrennstoffe (strombasierte E‑Fuels und hydrierte Pflanzenöle, HVO) sowie Fettsäuremethylester (FAME). Als Drop-in-Komponenten werden diese alternativen Brennstoffe den herkömmlichen Heizölen (H1 und H2) beigemischt. Ziel ist die Herstellung von Flüssigbrennstoff-Mischungen, die mineralölbasierte Varianten am Markt ersetzen sollen. Diese Drop-in-Komponenten sind ohne Anpassungen der bestehenden Infrastruktur einsetzbar. Angesichts des zunehmenden Einsatzes erneuerbarer Flüssigbrennstoffe im Wärmemarkt sollte untersucht werden, ob in Brennstoffmischungen Alterungseffekte, einschließlich der Bildung von Ablagerungen, zu erwarten sind, die im praktischen Betrieb gegenüber den bisher eingesetzten Heizölqualitäten relevant werden könnten. Darüber hinaus ist zu klären, welche technischen oder verfahrenstechnischen Maßnahmen gegebenenfalls geeignet sind, um solchen Effekten entgegenzuwirken.
Im vorliegenden Projekt wurde ein Prüfstand (ATES) mit technischen Komponenten verwendet, wie sie in der Praxis in klassischen Heizölverbraucheranlagen vorkommen. Die Alterung der Flüssigbrennstoffe wurde im Kreislauf durch wiederkehrende Einflüsse von Temperatur, Druck, Zerstäubung, Licht und katalytisch aktiven Metallen, wie Kupfer, durchgeführt. Durch die Konzeption des verwendeten Prüfstands sind die Brennstoffe einer im Vergleich zur Alltagspraxis erhöhten Belastung unterzogen worden, was einerseits die Alterungseffekte im zeitlichen Rahmen eines Projektes beobachtbar macht, andererseits aber auch eine Einordnung der erzielten Ergebnisse bei der Frage der Nutzbarkeit in der Praxis erforderlich macht. In diesen Prüfstand wurde zusätzlich eine NMR-MOUSE (engl.: nuclear magnetic resonance-mobile universal surface explorer) integriert, welche die in-situ Überwachung der alterungsinduzierten Änderungen über einen Zeitraum von 1000 Stunden ermöglicht. Speziell im Fokus war dabei die Identifizierung von Bedingungen, welche die Ablagerungsbildung begünstigen könnten.
Weiterhin wurde im Rahmen dieses Projekts der Effekt verschiedener Additive auf das Alterungsverhalten von reinem Heizöl (H1), reinem GtL und ihrer 1:1-Mischung H1P50 zunächst mithilfe eines No-Harm-Prüfstands über eine Alterungszeit von 300 Stunden untersucht. Hierbei sollte eine kürzere Alterungszeit bei harscheren Alterungsbedingungen ein zeiteffizientes Alterungsscreening der Proben in Reinform sowie versetzt mit verschiedenen Additiven ermöglichen. Die untersuchten Additive umfassen drei verschiedene Antioxidantien, ein Detergens sowie eine Kombination aus Detergens und Stabilisator. Für die unterschiedlichen Brennstoffe H1 und GtL sowie deren 1:1 Mischung H1P50 wurden teils unterschiedliche Effekte der Additive auf die alterungsbedingten Änderungen der Brennstoffe beobachtet. Darüber hinaus wurden als vielversprechend identifizierte Additive für die Brennstoffmischung H1P50 über 1000 Stunden mit dem ATES-Prüfstand gealtert. Dabei konnte eine eindeutige und effektive Verlangsamung der Alterungsprozesse durch die Zugabe von Additiven gezeigt werden.
Proben wurden in bestimmten Intervallen von den beiden Prüfständen entnommen und mit den standardisierten Analysemethoden charakterisiert. Diese umfassen Messungen der Dichte, der Viskosität, des Wassergehalts, der Säurezahl, der Oxidationsstabilität sowie der Gesamtverschmutzung. Zusätzlich wurden moderne analytische Methoden einschließlich 1H und 13C Hochfeld- (HF) und Niederfeld- (LF) Kernmagnetresonanz (NMR) Spektroskopie, LF-NMR Relaxometrie und Diffusometrie, sowie Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie (FTIR) benutzt, um umfassende Informationen über die chemischen und physikalischen alterungsinduzierten Änderungen zu erhalten. Aufgrund der sehr geringen Menge an gesammelten Ablagerungen, wurden deren chemische Zusammensetzungen überwiegend mittels FTIR und in einigen wenigen Fällen mit Festkörper-NMR untersucht. Als ein relevantes Ergebnis kann festgehalten werden, dass selbst bei den erhöhten Beanspruchungen der Brennstoffgemische in den verwendeten Prüfständen die Brennstoffmischungen mit den paraffinischen Komponenten kaum Ablagerungsbildung aufwiesen und auch nur vereinzelt Ausfälle der Prüfstände innerhalb der untersuchten Alterungszeit aufgetreten sind.