Neue Bio-Kraftstoffe Lastfahrzeuge und Flugzeuge
„Heat-to-Fuel“ ist das aktuelle Forschungsprojekt der TU-Wien, wo die nächste Generation nachhaltig und kostengünstig hergestellter Bio-Kraftstoffe primär für LKW und Luftfahrt entwickelt werden.
Damit die EU-Klimaziele erreicht werden können, sollen Bio-Kraftstoffe künftig eine wesentlich größere Rolle spielen. Bisherige Bio-Kraftstoffe haben den Nachteil, dass die Produktion auf Ackerland passiert und damit eine Konkurrenzsituation zur Nahrungsmittelproduktion entsteht.
Die TU Wien forscht nun seit längerer Zeit an Bio-Kraftstoffen, die primär aus Abfällen der Forst- und Landwirtschaft sowie aus Reststoffen der Nahrungsmittelindustrie gewonnen werden. Ziel ist eine kostengünstigere CO2-neutrale Produktion von Kraftstoffen und das soll nun im neu gestarteten Projekt „Heat to Fuel“ erreicht werden.
Klimaziele und Verkehrsaufkommen
Um die EU-Klimaziele zu erreichen, soll beim Verkehr bis 2030 zehn Prozent der Kraftstoffmenge aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden. Der Verkehrssektor ist immer noch einer der Hauptverursacher von Treibhausgasen und parallel gestaltet sich gerade im Transportbereich und Flugverkehr eine Elektrifizierung schwierig und der Einsatz von Brennstoffzellen ist hier noch nicht absehbar.
Neuartige Bio-Kraftstoffe könnten nun eine Alternative zu den derzeit verwendeten fossilen Kraftstoffen bieten. „Für die Bio-Kraftstoffe der zweiten Generation soll praktisch die vollständige Pflanze verwendet werden, man kann sogar Reststoffe wie Rinde, Stroh oder Lignin verwenden“, erklärt Anna Mauerhofer, Forscherin am Institut für Verfahrens- und Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien. „Diese Kraftstoffe würden dann nicht mehr so stark in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen“, so Mauerhofer.
Als Pilot ist die Herstellung eines qualitativ hochwertigen und umweltfreundlichen Bio-Kraftstoffes bereits möglich. 14 Partner aus sieben Ländern forschen nun bei „Heat-to-Fuel“ an einer technischen und wirtschaftlichen Produktion des Bio-Kraftstoffes. Im Fokus stehen dabei Entwicklung und Verbesserung von Herstellungsverfahren, die mit Abfall- und Reststoffen auskommen und zudem in ausreichender Menge und Qualität kostengünstig verfügbar sind. Außerdem geht es um kurze Transportwege, da die Herstellungsverfahren auf die lokal verfügbaren Rohstoffe angepasst werden müssen.
Parallele Weiter- und Wiederverwertung
Im nächsten Schritt soll auch die Herstellung des Kraftstoffes selbst effizienter werden. „Heat-to-Fuel“ verbindet zwei sonst unabhängige Technologien zur Bio-Kraftstoffherstellung in einer Anlage. Trockene Rohstoffe wie beispielsweise Holz oder Rinde werden bei hohen Temperaturen über 750°C in Gas umgewandelt und anschließend durch eine spezielle Synthese zu hochwertigem Biodiesel verflüssigt. Für nasse Rohstoffe wie etwa Schwarzlauge aus der Papierherstellung, eignet sich die sogenannte „Hydrothermal Liquefaction“ mit hohem Druck und Temperaturen besonders gut.
Am Ende steht mit Bio-Rohöl ein flüssiger Bio-Kraftstoff, der getankt werden kann. Beide Prozesse laufen zwar nebeneinander ab und werden dort verschränkt, wo Ressourcen gespart werden können und eine höhere Effizienz erreicht wird. „Wir möchten alle ungenutzten Energie- und Materialströme aus den Prozessen so gut wie möglich wiederverwerten“, so Hermann Hofbauer, Leiter der Forschungsgruppe zukunftsfähige Energietechnik.
Die bei der Vergasung entstehende Abwärme könnte wiederum die Wärme liefern, die bei der „Hydrothermal Liquefaction“ gebraucht wird und auch bei der „Hydrothermal Liquefaction“ selbst fallen Abfallstoffe, wie kohlenstoffreiches Wasser an, die im Prozess wiederverwendet werden könnten. Mittels „Aqueous Phase Reforming“ könnte aus diesem Abwasser der Wasserstoff für die Fischer Tropsch Synthese und die Veredelung des erzeugten Bio-Rohöhls zu Kraftstoff gewonnen werden.
Flexible Einsatzmöglichkeiten
Die TU-Wien wird sich nun vor allem mit dem Bereich Biomassevergasung beschäftigen. „Bei diesem Verfahren hat die TU Wien sehr viel Kompetenz und es gibt bereits funktionierende Anlagen. Daher liegt unser Hauptaugenmerk auf der Wiederverwendung des CO2 bei der Vergasung und der Erforschung alternativer biogener Brennstoffe“, so Stefan Müller, Leiter des Projekts Heat-to-Fuel. „Die Umsetzung dieser Ziele wäre ein toller Schritt, um der Realisierung einer Bioraffinerie zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe ein weiteres Stück näher zu kommen“, unterstreicht Müller.
Eine solche Anlage könnte das Spektrum von zur Kraftstofferzeugung eingesetzt biogenen Stoffen beträchtlich erweitern. Dabei könnte sowohl nasse wie auch trockene Biomasse effizient eingesetzt werden, je nachdem welche Biomasse saisonal oder regional gerade zur Verfügung steht. „Projektziel ist auch eine Entscheidungsgrundlage, welche Anlage wo am sinnvollsten ist“, so Anna Mauerhofer.