Benzin- und Dieselkomponenten aus biogenen Altfetten erzeugen

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Axel Semrau GmbH /Trajan Scientific and Medical

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Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Abhängig von den Versuchsparametern ergeben die 30 Substanzen einen Massenanteil von mehr als 50 Prozent. Bei den Stoffklassen handelt es sich um Alkane mit einer Kohlenstoffanzahl kleiner oder gleich 11, Alkane mit einer Kohlenstoffanzahl größer 11, alkylierte Benzole und polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Die Verbindungen ≤ C11 repräsentieren die Benzin-Komponenten und die Kohlenwasserstoffe > C12 bilden die Diesel-Fraktion des flüssigen Produktes. Mittels des Massenspektrometers wird zudem festgestellt, ob weitere Stoffe wie beispielsweise Carbonsäuren in der flüssigen Phase vorliegen. Der Nachweis von Carbonsäuren bedeutet eine unvollständige Umsetzung der Edukte an der Aktivkohle. Die Analyse des gasförmigen Produktgemisches erfolgt mit einem GC, der mit einem FID und Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD) ausgestattet ist. Die Gase (vorwiegend Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propen, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff) werden über drei Säulen mit unterschiedlichen Phasenmaterialien (Aluminiumoxid, Polystyrol-Divinylbenzol, Molsieb) aufgetrennt.

Die Prozessparameter wie Temperatur, Wasserdampfzugabe, Katalysatorschütthöhe sowie der Aktivkohletyp haben einen entscheidenden Einfluss auf die Flüssigausbeute. So sind beispielsweise bei der Aktivkohle die Oberfläche, Porenstruktur und Partikelgröße von Bedeutung. Aktivkohlen mit einer großen Oberfläche und möglichst mesoporöser Struktur sowie einer geringen Partikelgröße ergeben die höchsten Ausbeuten des flüssigen Produkts. Ebenfalls ist es durch die Wahl der richtigen Parameter möglich, ein Produkt herzustellen, das überwiegend eine dieselähnliche oder benzinähnliche Zusammensetzung aufweist. Abbildung 2 zeigt ein typisches Chromatogramm der flüssigen Phase, in der die Dieselanteile überwiegen. Die Hauptkomponenten sind die aliphatischen Kohlenwasserstoffe Heptadekan und Pentadekan, gefolgt von den weiteren C12- bis C18-Alkanen. Außerdem wurden die Aliphaten von Octan bis Undecan detektiert, welche der Benzinfraktion zugerechnet werden. Bei den übrigen Substanzen handelt es sich hauptsächlich um alkylierte Benzole, also um aromatische Verbindungen, die je nach Seitenkettenlänge zu der Benzin- bzw. Dieselfraktion gehören.

Vom Labormaßstab zur Technikumsanlage

Bislang wurden die Greasoline-Versuche ausschließlich in Anlagen im Labormaßstab durchgeführt. Der Volumenstrom des Edukts beträgt dabei meist 60 ml/h. Eine größere Technikumsanlage (s. Abb. 3) wurde Ende 2010 fertiggestellt. Deren Auslegung beruht auf den Ergebnissen der Laboranlagen. Der Eduktstrom liegt hier um den Faktor 50 höher bei 3 l/h. Mit der Technikumsanlage soll die Steuerungsmethodik des Greasoline-Prozesses weiter erarbeitet werden. In einem laufenden BMU-Projekt werden Reststoffe aus der Pflanzenölverarbeitung getestet, um die Bandbreite der möglichen Edukte, vor allem im Hinblick auf Abfallmaterialien, zu erweitern. Abbildung 4 zeigt eine Übersicht über die potenziellen Einsatzstoffe und erzielbaren Produkte des Verfahrens. So ist die Konversion von Tallöl, einem Nebenprodukt der Herstellung von Zellstoff, oder der Einsatz von Jatropha Curcas, einer nicht essbaren Ölpflanze, denkbar.

Darüber hinaus wird derzeit in einem weiteren BMU-Projekt die zweite Greasoline-Verfahrensvariante untersucht. Hierbei geht es um das katalytische Cracken zur gezielten Erzeugung hochkalorischer Brenngase.

Hier finden Sie weitere Details zum Greasoline-Verfahren.

* Dr. A. Fastabend, Dr.-Ing. V. Heil: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, Geschäftsfeld Biofuels, 46047 Oberhausen

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