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DGMK-Projekt Kraftstoffe

Konversion von Mikroalgen zu flüssigen Energieträgern

Laufzeit
2020 bis 2022 (geplant, 30 Monate)
Forschungsstelle
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Professur Reaktionstechnik, Dr. Thomas Kuchling

BTU Cottbus – Senftenberg, Fakultät für Naturwissenschaften, Prof. Ingolf Petrick

Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, Kerstin Thiele
Anlass und Ziel

Mikroalgen besitzen im Vergleich zu Landpflanzen eine vielfach höhere Biomasseproduktivität und stellen damit eine interessante CO₂-Senke dar. Dies und die Möglichkeit Mikroalgen in geschlossenen oder offenen Systemen auf landwirtschaftlich schlecht bzw. nicht nutzbaren Flächen kultivieren zu können, macht sie zu einem geeigneten Ausgangsstoff für die Herstellung hochwertiger Kraftstoffe bzw. Kraftstoffkomponenten. Bedingt durch die chemische Zusammensetzung des Ausgangsstoffes ergibt sich ein breites Spektrum gewinnbarer Produkte (Ottokraftstoff, Flugturbinenkraftstoff, Dieselkraftstoff). Nachdem im Vorläuferprojekt grundlegende Untersuchungen des Einflusses der Reaktionsparameter auf den Prozess sowie auf Produktausbeuten und -zusammensetzungen durchgeführt wurden, steht im Folgeprojekt die Prozessoptimierung, mit dem Ziel der Verbesserung der Überführbarkeit in den technischen Maßstab, im Vordergrund.

Kurzbeschreibung

Mikroalgenbiomasse enthält große Anteile an Heteroelementen (Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel), die für die Herstellung normgerechter Kraftstoffe eliminiert werden müssen. Möglich ist dies mit einem zweistufigen Prozess, bestehend aus hydrothermaler Verflüssigung (HTL) von feuchter Mikroalgen­bio­masse und anschließendem Upgrading (Hydrotreating) des in der ersten Stufe erhaltenen, schweröl­artigen Zwischenpro­duktes (Biocrude). Das Hydrierprodukt ist flüssig und besitzt nur noch einen geringen Stickstoffanteil sowie einen breiten Siedebereich (Benzin bis Vakuumgasöl). Es kann einerseits in einer Raffinerie mit fossilem Erdöl mitverarbeitet werden (Co-Processing), indem es vor der Rohöl­des­tillation eingespeist wird, andererseits ist auch eine Stand-alone-Hydrierstufe mit nachfolgender Fraktio­nierung zur Herstellung drop-in fähiger Kraftstoffe denkbar. Nachdem die prinzipielle Machbarkeit im Projekt 777 gezeigt wurde, ist die Opti­mierung des Prozesses hinsichtlich folgender Punkte für die Überführbarkeit in den technischen Maßstab essentiell und deshalb Bestandteil des Folgeprojektes:


  • Mitverarbeitung von Abfällen (z. B. Holzschnitzel, Grünschnitt), um u. a. eine ganzjährige Produktion zu ermöglichen

  • Verbesserung der Ökobilanz durch Nährstoffabtrennung und -rückführung (Stickstoff, Phosphor)

  • ŸZusammensetzung des Biocrudes (Stickstoffgehalt, Störkomponenten)

  • ŸKatalysatoraktivität und -stabilität bei kontinuierlicher Hydrierung

Bearbeitungsstand

Der IGF-Antrag wurde zur Begutachtung bei der AiF eingereicht.

Projektstatus

Projekt­koordination

Jan Ludzay

Leiter der Abteilung Verarbeitung und Anwendung

Nadine Ludzay

Koordination