Bio­ge­ne Rest­stof­fe effi­zi­en­ter nutzen

Fos­si­len Roh­stof­fen wie Koh­le, Erd­gas oder Erd­öl ver­dan­ken wir welt­weit das rasan­te Wirt­schafs­wachs­tum. Die Vor­kom­men sind jedoch end­lich und bei der Ver­bren­nung wer­den enor­me Men­gen an kli­ma­schäd­li­chen Treib­haus­ga­sen frei­ge­setzt. Fraun­ho­fer UMSICHT erforscht die kos­ten­ef­fi­zi­en­te Bereit­stel­lung nach­hal­ti­ger Brenn­stof­fe durch die Opti­mie­rung der vapo­ther­ma­len Car­bo­ni­sie­rung und der hydro­ther­ma­len Carbonisierung.

Bei der hydro­ther­ma­len Car­bo­ni­sie­rung (HTC) wer­den bis­lang wenig genutz­te bio­ge­ne Rest- und Abfall­stof­fe zu HTC-Koh­le über­führt. Für die Reak­ti­on bedarf es ein geschlos­se­nes Sys­tem, Tem­pe­ra­tu­ren zwi­schen 180 und 250 °C und erhöh­ten Druck. Als Brenn­stoff ver­wen­det, kann HTC-Koh­le fes­te fos­si­le Brenn­stof­fe erset­zen. »Die Tech­no­lo­gie der hydro­ther­ma­len Car­bo­ni­sie­rung lie­fert ein ent­spre­chen­des Poten­zi­al zur Treib­haus­gas­min­de­rung«, weiß Frank Hokamp, Abtei­lung Ver­fah­rens­tech­nik bei Fraun­ho­fer UMSICHT. Anders als bei der HTC, wo die Reak­ti­on im wäss­ri­gen Milieu abläuft, ist bei der vapo­ther­ma­len Car­bo­ni­sie­rung (VTC) Dampf das Wär­me­über­tra­gungs- und Reak­ti­ons­me­di­um. Dem Sys­tem muss weni­ger Was­ser zuge­führt wer­den, was wie­der­um die Abwas­ser­men­ge reduziert.

Ziel: opti­ma­le Reaktionsbedingungen

Die Auf­be­rei­tung des Pro­zess­was­sers ist bei bei­den Ver­fah­ren mit hohen Kos­ten ver­bun­den. Fraun­ho­fer UMSICHT erforscht im Rah­men des Pro­jekts »Pro­zess­op­ti­mie­rung und Erwei­te­rung der vapo­ther­ma­len Car­bo­ni­sie­rung am Stand­ort :meta­bo­lon« die Lösung die­ses Pro­blems. Hokamp: »Unser Ziel ist es, den VTC-Pro­zess zu opti­mie­ren, indem wir einen hoch­wer­ti­gen Brenn­stoff bei mini­mier­ter Abwas­ser­be­las­tung erzeu­gen.« Die For­scher ent­neh­men zunächst wäh­rend der Reak­ti­on Pro­zess­was­ser und ana­ly­sie­ren es. Auf die­ser Basis sol­len das Pro­zess­ver­ständ­nis ent­schei­dend wei­ter­ent­wi­ckelt und Hin­wei­se auf opti­ma­le Reak­ti­ons­be­din­gun­gen abge­lei­tet werden.

Im nächs­ten Schritt steht die Ent­wick­lung eines Ver­fah­rens zur Behand­lung der VTC-Pro­zess­wäs­ser an. Als wesent­li­che Erwei­te­rung der VTC soll eine kon­ti­nu­ier­li­che Auf­tren­nung des Pro­zess­was­sers bes­ser ver­wert­ba­re bzw. direkt in den Pro­zess rück­führ­ba­re Frak­tio­nen ermög­li­chen. Im Anschluss an die Labor­ver­su­che sind Kon­zep­ti­on, Errich­tung und Betrieb einer Ver­suchs­an­la­ge zur Teil­strom­be­hand­lung am Ver­suchs­stand­ort Lep­pe (:meta­bo­lon) geplant.

Die Betei­lig­ten erwar­ten, dass die Pro­zess­was­ser­auf­be­rei­tung auch auf HTC-Tech­no­lo­gien über­tra­gen wer­den kann, was eben­falls Teil des Pro­jekts sein wird. Die Ergeb­nis­se sol­len dazu bei­tra­gen, die VTC und HTC für den Markt wett­be­werbs­fä­hig zu machen.

Foto: Adam Hadul­la/TH-Köln