Biomates ermöglicht Hybridkraftstoff mit hohem Bioanteil

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Das von der Europäischen Union (EU) geförderte Projekt Biomates geht in die nächste Runde: Experten des acht Partner umfassenden Projektes entwickelten jüngst eine Pilotanlage, die erstmalig im Testbetrieb bis zu fünf Kilogramm Stroh und Nicht-Nahrungsmittelpflanzen (Miscanthus) zu Bio-Öl einer neuen Generation verarbeiten kann. Gleichzeitig hat das internationale Forscherteam die idealen Einsatzpunkte für dieses Öl innerhalb konventioneller Raffinerien identifiziert. Damit rückt das im Oktober 2016 gestartete Projekt schrittweise seinem Ziel näher, künftig aus lignocellulosehaltiger Biomasse im Demonstrationsmaßstab Kraftstoffe herzustellen.

Hybridkraftstoff mit bis zu 30 Prozent Bioanteil

Biomates steht für "Bio-based Intermediates", also ein biobasiertes Zwischenprodukt. Das Vorhaben wird vom Europäischen Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020 gefördert und vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht in Oberhausen koordiniert. So konnten bislang unter anderem in Heidelberg im Rahmen eines Workshops konkrete Systembeschreibungen erarbeitet werden, die alle wesentlichen Lebenswegabschnitte entlang der Wertschöpfungskette für die Nachhaltigkeitsbewertung umfassen.

All das sei laut den Forschern wichtig, um mittelfristig Zwischenprodukte aus Holz oder holzartigen Reststoffen sowie Agrarprodukten wie Stroh und Gräsern herzustellen, die verlässliche Stoffeigenschaften aufweisen und für den Erdöl-Raffinerieprozess geeignet sind. Letztendlich könnte mit diesem erneuerbaren Einsatzstoff für die Raffinerien Hybridkraftstoff mit bis zu 30 Prozent Bioanteil hergestellt werden, der messbar weniger fossiles CO₂ emittiere als vergleichbare herkömmliche Kraftstoffe.

Herstellung von Biokraftstoff 

Bisher entstehen Kraftstoffe mit biogenem Anteil fast ausschließlich durch das Mischen (Blenden) von Kraftstoffen aus konventionellen Raffinerien mit fertig produzierten Biokraftstoffen, die erst am Ende beider Prozesse zusammengemischt werden. Anders bei Biomates. Demnach wird die Biomasse zunächst zu sogenanntem "Bio-Öl" umgesetzt. Dabei wird der Einsatzstoff bei hoher Temperatur gegen einen rotierenden Wärmeträger gepresst und so in weniger als einer Sekunde verflüssigt.

Anschließend kann das Bio-Öl mittels sogenannter milder Hydrierung zu definierten Intermediaten (Biomates) weiterverarbeitet werden, die sich als Zwischenprodukten in die Raffinerie einspeisen lassen. So soll gewährleistet sein, dass die zur Einspeisung in den Raffinerieprozess wichtigen Stoffeigenschaften wie zum Beispiel Säurezahl, Sauerstoff- oder Schwefelgehalt trotz schwankenden Rohstoffeigenschaften zu jeder Zeit die vorgegebenen Werte einhalten. 

Betrieb im Pilotmaßstab 

Die Praxistauglichkeit der Technik wird in Pilotanlagen in einer realitätsnahen Umgebung unter anderem bei Fraunhofer Umsicht in Oberhausen und bei Certh in Thessaloniki demonstriert. HyET aus Arnheim entwickelt und liefert die Einheit zur elektrochemischen Wasserstoffverdichtung, und Ranido aus Prag entwickelt mit Unterstützung der Universität für Chemie und Technologie Prag die Katalysatoren. Ifeu aus Heidelberg steuert gemeinsam mit dem Imperial College aus London eine einheitliche Nachhaltigkeitsbewertung bei. Als Raffineriebetreiber wird BP die Analysen und ökonomische Auswertung durchführen. Schließlich wird der Einsatz der hergestellten "Biomates" in einer griechischen Pilotraffinerie praxisnah getestet. 

Bei Fraunhofer Umsicht in Oberhausen wird die Umwandlung der Einsatzstoffe Stroh und Miscanthus zum ersten Zwischenprodukt, dem Bio-Öl, durchgeführt. Das Riesen-Chinaschilf (Miscanthus × giganteus) wird in einer Versuchsanlage zur sogenannten Ablativen Schnellpyrolyse kurzzeitig auf 550 °C erhitzt. Der entstehende Dampf wird dann laut den Forschern passgenau in mehreren Stufen wieder abgekühlt, sodass das als Hauptprodukt erzeugte Bio-Öl schon ideale Eigenschaften für die Weiterverarbeitung bei den Projektpartnern in Prag und Thessaloniki besitze.