Durchstarten mit Bio-Abfall

(WK-intern) – Darmstadt – Im EU-Forschungsprojekt CARBIOW untersucht ein internationales Konsortium, wie sich biogene Reststoffe effizient in nachhaltige Kraftstoffe umwandeln lassen.

Die TU Darmstadt hat dabei zentrale Teile des Prozesses in einer mehrtägigen Testkampagne erfolgreich demonstriert.

In einer Pilotanlage des Instituts für Energiesysteme und Energietechnik (EST) wurde die Gasifizierung neuartiger Einsatzstoffe im industrierelevanten Maßstab erprobt.

Ziel des Projekts ist es, schwer verwertbare organische Abfälle – etwa organische Siedlungsabfälle oder landwirtschaftliche Reststoffe wie Maiskolbenreste – so aufzubereiten, dass sie als Basis für die Herstellung von Flug- oder Schiffskraftstoffen dienen können. Dafür wird der Einsatzstoff zunächst torrefiziert, also bei Temperaturen von etwa 250 Grad Celsius gedörrt. Dies erhöht die Energiedichte und erleichtert den Transport. Anschließend folgt die Umwandlung durch Gasifizierung in Synthesegas, das überwiegend aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. In einem nachgeschalteten Verfahren (Fischer-Tropsch-Synthese) lässt sich daraus unter anderem nachhaltiges Bio-Kerosin (Sustainable Aviation Fuel, SAF) oder Schiffstreibstoff auf Alkoholbasis, zum Beispiel Methanol, gewinnen.

Innerhalb des Projekts wurde an jedem Schritt der Prozesskette an innovativen Technologien geforscht. Das Institut für Energiesysteme und Energietechnik (EST) unter Leitung von Professor Bernd Epple am Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt war im Projekt für die Gasifizierung und Gasaufbereitung verantwortlich. Der Betrieb in der institutseigenen Pilotanlage ermöglicht eine praxisnahe Skalierung: Mit einer Anlagenkapazität nahe am industriellen Maßstab ist die Einrichtung ein Alleinstellungsmerkmal des EST. Für die Versuche wurden rund sieben Tonnen Holzpellets und neun Tonnen torrefizierte Maiskolbenreste eingesetzt.

Die Gasifizierung erfolgte in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei werden feinkörnige Feststoffe, das „Bettmaterial“, mit Hilfe von heißen Gasen aufgewirbelt und intensiv vermischt. Üblicherweise wird Sand als Bettmaterial verwendet, bei CARBIOW kam am EST nun erstmals für diesen Prozess ein Eisen-Titan-Erz zum Einsatz, das bereits in anderen Wirbelschichtprozessen bekannt ist. Das Eisen-Titan-Erz kann Sauerstoff übertragen und sorgt so für eine bessere Sauerstoffverteilung. Ebenfalls zeigt es katalytische Eigenschaften, die die Konversionsrate erhöhen. Die Versuche bestätigten, dass das Verfahren eine hohe Umwandlungseffizienz hat, zeigten aber auch Optimierungspotenzial bei der Verarbeitung neuartiger Reststoffe auf.

Die Pilotanlage an der TU Darmstadt erlaubt durch ihren industrienahen Maßstab eine realitätsnahe Bewertung der Technologie innerhalb der gesamten Prozesskette. Die Ergebnisse aus CARBIOW fließen in eine ökonomische und ökologische Bewertung ein, die als Grundlage für Investitionsentscheidungen dienen kann. Das Projekt will damit einen Beitrag zur Dekarbonisierung jener Transportsektoren leisten, die sich nicht oder nur schwer elektrifizieren lassen, wie beispielsweise Luft- oder Schifffahrt.

CARBIOW wird im Rahmen des EU-Programms Horizon Europe, verwaltet durch die European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA), gefördert. Das Projekt läuft von Oktober 2022 bis März 2026. Neben der TU Darmstadt sind elf weitere Partner aus acht europäischen Ländern beteiligt. Die Projektkoordination liegt bei der Fundación Tecnalia Research & Innovation (Spanien).

Weitere Informationen: https://carbiow.eu/

Über die TU Darmstadt

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PM: Technische Universität Darmstadt

PB: CARBIOW – Projekt / ©: Technische Universität Darmstadt