Erneuerbare Energien - nova-Institut GmbH

BIOFUELS
Anna Grevé, Dr. Volker Heil, Oberhausen*
Treibstoffe aus aus
nachwachsenden Rohstoffen
Fraunhofer UMSICHT:
BIOFUELS als neues Geschäftsfeld
Die Diskussion um die Reduzierung
von CO2-Emmissionen
und der wachsende
Treibstoffbedarf
führen zu einem verstärkten Interesse
an Kraftstoffen aus nachwachsenden
Rohstoffen. Unter
dem Motto „Nachhaltig mobil” will
Fraunhofer UMSICHT zur Erreichung
des EU-Ziels von 5,75 Prozent
Marktanteil biomassebasierter
Kraftstoffe bis 2010 beitragen.
Im neuen Geschäftsfeld „Biofuels”
werden zwei Strategien verfolgt.
Zum einen soll die Biodieselsynthese
optimiert werden. Ein stickstoffhaltiger
Katalysator, der deutlich
schnellere Reaktionsumsätze
und eine Reduzierung des Produktaufarbeitungsaufwandesverspricht,
wird aktuell auf seine Anwendbarkeit
bei der Herstellung
von Biodiesel untersucht. Zudem
erforscht das Geschäftsfeld Mög-
Biodiesel ist heute der wichtigste
biomassebasierte Kraftstoff in
Deutschland
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lichkeiten, die Rohstoffbasis für
die Biokraftstoffproduktion zu erweitern.
Ein zentrales Forschungsthema
beschäftigt sich
mit der Herstellung von Kraftstoffen
aus biogenen Altfetten
durch katalytische Umsetzung unter
Luftabschluss (Pyro-Katalyse).
Strategie 1:
Innovative Biodieselherstellung
Deutschland ist mit einer derzeitigen
Produktionskapazität von 3,5
Mio. t weltweit der größte Biodieselhersteller.
Rohstoff ist zumeist
Rapsöl, um aber den steigenden
Bedarf decken zu können, muss
die Rohstoffbasis durch weitere
Öle, wie beispielsweise Palmöl,
erweitert werden. Palmöl enthält
im Vergleich zu Rapsöl deutlich
mehr freie Fettsäuren. Diese reagieren
mit alkalischen Katalysatoren
zu Seifen. Herkömmliche basische
Katalysatoren werden dadurch
verbraucht und die Ausbeute
an Biodiesel verringert. Zusätzlich
erschweren die Seifen die
Trennung von Biodiesel und Glycerin.
Die Aufbereitung der Produkte
erfordert daher zeit- und
kostenintensive Reinigungsschritte.
Insbesondere seit dem Wegfall
der Steuerbegünstigung für Biodiesel
seit August 2006 ist es
* Geschäftsfeld Biofuels, Fraunhofer-Institut
für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik
UMSICHT, Osterfelder Straße 3, 46047
Oberhausen, E-Mail: info@umsicht.fraunhofer.de
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Fraunhofer UMSICHT optimiert aktuell die Biodieselproduktion über neue
Katalysatoren
mehr denn je wichtig, die Biodieselproduktion
kostengünstiger zu
gestalten, d. h. den Aufwand für
die Produktaufarbeitung zu minimieren,
die Reaktion zu beschleunigen
und die Ausbeute zu erhöhen.
Dies kann durch den Einsatz von
neuen Katalysatoren erreicht werden.
Fraunhofer UMSICHT testet
hier eine Stickstoffverbindung
(Amine) als Katalysator. Amine
sind organische Basen, ihr Vorteil
liegt in der Verkürzung der Reaktionszeit
und der Reduzierung der
auftretenden Nebenreaktionen.
Seifenbildung tritt bei der Verwendung
der neuen Katalysatoren
nicht auf, sodass einstufige Verfahren
realisierbar werden, die
Trennung der Biodiesel- und Glycerinphase
beschleunigt und der
Reinigungsaufwand reduziert werden.
Kürzere Trennzeiten ermöglichen
den Einsatz kleinerer Apparate
und bieten neben höheren
Durchsätzen den Vorteil der Verringerung
des apparatetechnischen
Aufwands. Ein weiterer Vorteil
der neuen Katalysatoren liegt
in ihrer höheren Toleranz gegenüber
freien Fettsäuren. Dies ist
speziell im Hinblick auf die Erweiterung
der Rohstoffbasis z. B. hin
zu Palmöl von großem Interesse.
Zur Optimierung und Evaluierung
des Prozesses erfolgt bei Fraun-
hofer UMSICHT als nächster
Schritt die Übertragung des Verfahrens
aus dem Labormaßstab in
den Mini-Plant-Maßstab. Die Ergebnisse
bilden dann die Grundlage
für die Konzeption einer Demonstrationsanlage
im Produktionsmaßstab
mit einer Kapazität
von etwa 10 000 Jahrestonnen.
Strategie 2:
Kraftstoffe aus Altfetten
Unter dem Gesichtspunkt der
Rohstoffdiversifizierung ist auch
die Verwendung von Altfetten zur
Herstellung biogener Kraftstoffe
ein vieldiskutiertes Thema. Hochwertige
Altfette (Used Frying Oils,
UFO) aus der Systemgastronomie
können nach einer Entsäuerung
zur Herstellung von Biodiesel eingesetzt
werden. Andere pflanzenund
tierstämmige Altfette, wie
Schlacht-, Abscheider- und Speiserestfette
eignen sich aufgrund
ihrer hohen Gehalte an freien
Fettsäuren und sonstiger Verunreinigungen
schlecht zur Verarbeitung
zu Biodiesel. Seit des Verbotes
tierischer Altfette als Tierfutterzusatz
im Jahr 2001 in Zusammenhang
mit BSE, gewinnt die
Umwandlung dieser Fette und Öle
zu Biokraftstoffen kontinuierlich
an Bedeutung. Eine Lösung ist da-