DGMK-Fachbereichstagung „Energetische Nutzung von Biomassen“ vom 19. bis 21. April 2004

Kraftstoffe aus Biomasse über die Fischer-Tropsch Synthese – Grundlagen und Perspektiven Georg Schaub Engler-Bunte-Institut, Universität Karlsruhe (TH) 1 Hochwertige Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe können über die Fischer-Tropsch Synthese aus-gehend von allen organischen Kohlenstoff-haltigen Rohstoffen hergestellt werden. Diese Synthese, technisch praktiziert mit fossilen Rohstoffen seit mehr als 60 Jahren, eröffnet die Möglichkeit, Kraftstoffe maßzuschneidern für das Brennverfahren im Motor, Aromaten- und Schwefel-frei, mit optimalem Siedeverlauf und zum Einsatz in der heutigen Verteilungs-Infrastruktur. Beim Rohstoff Biomasse kommt als Anreiz hinzu, a) fossile CO2-Emissionen zu vermeiden, b) regionale Landschaftserhaltung zu unterstützen und c) internationale Abhängigkeiten von erschöpflichen Ressourcen zu mindern. Das Zwischenprodukt H2 könnte auch direkt in eine zukünftige H2-Infrastruktur abgegeben werden. Das Gesamtverfahren zur Herstellung synthetischer Kohlenwasserstoffe umfasst die drei Schritte Synthesegaserzeugung und –reinigung, Fischer-Tropsch Synthese und Produktaufarbeitung. Feste Biomasse wird wie Kohle durch Vergasung in Synthesegas umgewandelt, das nachfolgend durch eine katalytische Synthese zu langkettigen Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird (Fischer-Tropsch Synthese). Die primären Produkte werden im Sinne hoher Kraftstoff-Qualitäten chemisch aufgearbeitet (Hydrocracken, Isomerisieren u.a.). In der Produktmischung der Fischer-Tropsch Synthese finden sich unterschiedliche Kettenlängen, deren Verteilung mit dem charakteristischen Reaktionsparameter Kettenwachstumswahrscheinlichkeit korreliert. Diese kann durch Katalysatorwahl (Co, Fe) und Synthesebedingungen (Temperatur, Synthesegas-Zusammensetzung) eingestellt werden. Die Verfahren der Produktaufarbeitung orientieren sich an der Zusammensetzung des primären Syntheseproduktes. Aufgrund der Besonderheit des chemischen Synthesemechanismus zu hauptsächlich unverzweigten Kohlenwasserstoffmolekülen (Schulz 1999) eignet sich das Produkt wegen der hohen Cetanzahl vor allem als hochwertiger Dieselkraftstoff. Anzupassen ist die Verfahrenstechnik der Synthese an den Rohstoff Biomasse insoweit, als das Synthesegas Besonderheiten aufweist, die entweder in Reinigung und Konditionierung oder bei der Synthese berücksichtigt werden müssen: Spurenkomponenten (Teer, NH3 u.a.), wenig H2 bezogen auf CO + CO2. Die Erfolgsaussichten für die synthetische Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe aus Biomasse erscheinen wesentlich bestimmt durch die Erzeugungskosten (Tijmensen et al. 2002). Wegen des höheren verfahrenstechnischen Aufwandes werden synthetische Kraftstoffe zwangsläufig teurer sein als heutige Kraftstoffe aus Erdöl. Dieses Bild wird sich verschieben, falls zukünftig der Erdölpreis aufgrund höheren Bedarfs steigen wird und andere Kosten zu berücksichtigen sind (Klima- und Landschaftsschutz). Literatur: Schulz H., Appl. Cat. A: General 186 (1999) 3-12 Tijmensen M.J.A. et al., Biomass & Bioenergy 23 (2002) 129-152

1 Engler-Bunte-Ring 1, D-76131 Karlsruhe

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