Kraftstoff aus Biomasse - Verfahren des Forschungszentrums Karlsruhe zur Verwertung organischer Reststoffe mit FUTURE ENERGY GmbH in Freiberg weiterentwickelt

Freiberg (iwr-pressedienst) - 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 GmbH, 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 GmbH 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 GmbH 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 FUTURE
ENERGY-Vergaser ist für ein möglichst breites Spektrum von Slurry-Typen
geeignet. Damit kann die Auslastung von großen Anlagen gewährleistet
werden.


Freiberg, den 03. September 2003


Veröffentlichung und Nachdruck honorarfrei; ein Belegexemplar an die FUTURE ENERGY GmbH wird freundlichst erbeten.



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Managing Director FUTURE ENERGY GmbH, gerne zur Verfügung.

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