Projektziele

Beim Einsatz von konventionellen, erdölbasierten Flüssigkraftstoffen sind der Minderung der Schadstoffemissionen technisch bedingte Grenzen gesetzt. Verbesserungen der Limitierungen versprechen synthetische Flüssigkraftstoffe. Durch die gezielte Einstellung von Prozessbedingungen der Kraftstoffsynthese kann eine gewünschte, vorteilhafte Kraftstoffzusammensetzung erreicht werden. Mit diesen maßgeschneiderten Kraftstoffen können die Emissionen von Partikeln (Ruß) und anderen Schadstoffen (NO_x, SO_x, etc.) deutlich reduziert werden.

Das vorliegende Projekt zielt auf die Weiterentwicklung eines innovativen Verfahrens zur Herstellung synthetischen Ottokraftstoffs aus Methanol, das aus biogenen oder regenerativen Quellen bereitgestellt wird. Eine Vorabbewertung ergab, dass Methanol die beste Chance hat, mit überschaubarem Aufwand in großen Mengen regenerativ hergestellt und anschließend mit ebenfalls geringem Aufwand importiert zu werden. Es schließt inhaltlich an Ergebnisse aus dem Verbundprojekt C³-Mobility an:

• Das vom C³-Mobility-Konsortium für Kraftstoffuntersuchungen, motorische Tests und Erprobung in PKW benötigte Synthesebenzin wurde in der STF-Großversuchsanlage an der TU Bergakademie Freiberg aus zugekauftem Biomethanol erzeugt. Nach Umrüstung auf ein neues Reaktorkonzept entstanden zunächst in einer vierwöchigen Versuchskampagne im vierten Quartal 2019 rund 15,5 m³ hochoktaniges Benzin mit – im Vergleich zur Ausgangsqualität – leicht verringerten Anteilen aromatischer Verbindungen über C9. Mit dem neuen Katalysator folgten in der abschließenden siebenwöchigen Produktionsphase im dritten Quartal 2020 weitere 30,5 m³ Benzin; auf Anforderung der Projektpartner mit nochmals verringerten Gesamtaromaten- und Durolgehalten.

Zur technologischen Weiterentwicklung der Benzinsynthese und um ein weiteres Upscaling technisch abzusichern, sollen das Einsatzstoffspektrum erweitert (u.a. Nutzung von „nassem“ Methanol, d.h. E-Methanol im Rohzustand) sowie der Prozess optimiert (verbesserte Prozeduren zur Katalysatorregenerierung) und langfristig stabilisiert werden (Nachweis der Dauerbetriebsfähigkeit unter Beibehaltung hoher Produktqualität). Dies bedingt längere Versuchszeiträume, womit die Erweiterung und Verstetigung der Produktbereitstellung auf ein Volumen von ca. 380 m³ (280 t) MtG-Produkt, bezogen auf vier Jahre Projektlaufzeit, einhergeht. Das erzeugte, synthetische Benzin kann unmittelbar für FuE-Zwecke im korrespondierenden Vorhaben „Kraftstoffanwendung“ oder für andere Interessenten, wie bspw. OEMs oder Unternehmen des Mineralölhandels, welche ihre Abnahmebereitschaft bereits adressiert haben (siehe oben), genutzt werden. Zudem wird eine Steigerung der Prozesseffizienz, z.B. durch Verbesserung der Wärmeintegration und der Produktaufbereitung (Destillation) unter Nutzbarmachung von Nebenprodukten im industriellen Umfeld, untersucht. Ein weiterer Punkt, der aus C³-Mobility aufgegriffen wird, sind Untersuchungen zur Qualitätssteigerung auf ROZ95+ mit reduzierten C8+-Aromaten und Olefinen, aber erhöhtem Iso-Paraffingehalt. Diese Aufgaben haben einen hohen Innovationsgehalt, da von der Optimierung der Betriebsstrategie über die Prozessstabilisierung bis hin zur Weiterverarbeitung/Veredlung hin zum Endprodukt und der Verwertungsstrategie von Nebenprodukten viele Forschungsthemen adressiert werden müssen, um eine kommerzielle Skalierung der MtG-Anlage vorzubereiten.

In Verbindung mit dem korrespondierenden Vorhaben „Kraftstoffanwendung“ soll dann die Anwendung des synthetischen Benzins zur kurzfristigen und effektiven CO₂-Reduktion im Transportsektor entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Methanolerzeugung über die Anwendung bis zu Fragen der gesetzlichen Rahmenbedingungen und Markteinführung demonstriert werden. Fragen der Akzeptanz und der öffentlichen Wahrnehmung sollen geklärt und Markteinführungsstrategien unter Berücksichtigung möglicher Änderungen der Kraftstoffnormierung und der CO₂-Emissionsgesetzgebung betrachtet werden.