Konversion von Mikroalgen zu Kraftstoffen bzw. Kraftstoffkomponenten

DGMK-Forschungsbericht 777 veröffentlicht

Gegenstand des DGMK-Projektes 777 war die wissenschaftliche Durchdringung eines zweistufigen Prozesses zur Wandlung der gesamten feuchten Algenbiomasse in hochwertige Kraftstoffe bzw. Kraftstoffkomponenten. In der ersten Stufe wird die feuchte Biomasse thermochemisch in ein schwerölartiges Produkt – sogenanntes Biocrude – umgewandelt (Hydrothermale Verflüssigung). Dabei wird bereits ein großer Teil der in der Biomasse enthaltenen Heteroelemente ohne Einsatz von Wasserstoff eliminiert. In der zweiten Stufe erfolgt schließlich das Upgrading zu einsatzfähigen Kraftstoffkomponenten durch hydrierende Verfahren (Hydrotreating). Im Projekt wurden grundlegende Untersuchungen sowohl zum Parametereinfluss auf beide Stufen als auch zur Abhängigkeit der Produktausbeute und -eigenschaften nach dem Hydrotreating von den Reaktionsbedingungen bei der Hydrothermalen Verflüssigung durchgeführt. Das Ziel bestand darin, die Prozesskette insgesamt bezüglich Ausbeute und Qualität der Produkte sowie dem Wasserstoffverbrauch zu optimieren. 

Durch Einsatz verschiedener Methoden der instrumentellen Analytik konnten die sehr komplex aufgebauten Edukte und Produkte stofflich/chemisch umfassend charakterisiert und das Verständnis für die ablaufenden Reaktionen vertieft werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass etwa ein Drittel der Algenbiomasse in nahezu heteroatomfreie Naphtha- und Mitteldestillatfraktionen überführt werden kann. Die energetische Ausbeute bzgl. der in den Mikroalgen chemisch gebundenen Energie beträgt sogar ca. 60 %, selbst unter Berücksichtigung der erforderlichen Wasserstoffbereitstellung. Eine auf den experimentellen Ergebnissen beruhende wirtschaftliche Analyse zeigte, dass für eine Produktionsanlage (Kapazität 100 kt Hydrierprodukt pro Jahr) bei einem zukünftig als realistisch erachteten Biomassepreis von 0,30 €/kg Kraftstoffe zum Preis von unter 2 € pro Liter hergestellt werden könnten. Diese Kosten liegen in der gleichen Größenordnung wie sie gegenwärtig für Power-to-Liquid-Technologien diskutiert wird.