SyngasFerm: Kraftstoffe aus Abgasen

Stoffliche und energetische Nutzung von kohlenstoffhaltigen Gasen

© Fraunhofer UMSICHT

Kerosin aus Abgasen

Aus kohlenstoffhaltigen Abgasen lassen sich hochwertige Kraftstoffkomponenten für Diesel und Kerosin umsetzen.

© Fraunhofer IME

Synthesegas-Fermentationsanlage

Fraunhofer stellt in seinen Fermentationsanlagen mit Synthesegas aus Stahlwerken Alkohol und Aceton her. Daraus lassen sich in einem weiteren Syntheseschritt Kraftstoffe und Spezialchemikalien gewinnen.

Projektziele

Kohlenstoffreiche Abgase aus der Industrie werden nur zu einem kleinen Teil als Strom und Wärme zurückgewonnen oder anderweitig genutzt. Ziel des Fraunhofer-Projekts »SyngasFerm« war es, für diese stofflich ungenutzte Kohlenstoffquelle neue Verwertungswege aufzuzeigen und aus den Abgasen sowohl Kraftstoffe als auch Spezialchemikalien herzustellen.

Nutzen

Die Abgasmengen, die in der Industrie entstehen, sind gigantisch. Um diese Kohlenstoffquelle nicht ungenutzt zu lassen, werden im Fraunhofer-Projekt »SyngasFerm« diese kohlenstoffhaltigen Abgase stofflich umgewandelt, um daraus andere Produkte zu erschließen. Dazu werden die Gase zu Alkoholen und Aceton fermentiert, die sich wiederum katalytisch zu hochwertigen Kraftstoffkomponenten für Diesel und sogar Kerosin umsetzen lassen. Die auf diese Weise hergestellten Produkte können neben der Nutzung als Kraftstoff auch für die Herstellung von Spezialchemikalien, z.B. Amine, eingesetzt werden. Amine beispielsweise kommen in der Kunststoffverarbeitung, der Pharmaindustrie oder beim Herstellen von Tensiden und Farbstoffen zum Einsatz. Die im Projekt entwickelte Syntheseroute schließt nicht nur Kreisläufe in der chemischen Industrie. Sie stellt auch eine nachhaltige Alternative für die Gewinnung von Kraftstoffen und Spezialchemikalien zu Verfahren dar, die Erdöl als Rohstoffquelle nutzen. Neben den Abgasen aus der Industrie können auch Synthesegas-ähnliche Gasgemische aus der Haus- und Industriemüll-Verbrennung für das entwickelte Verfahren genutzt werden.

Ergebnis

Im Projekt »SyngasFerm« wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem aus den Kohlenstoff-haltigen Abgasen aus der Industrie Kraftstoffe und Spezialchemikalien gewonnen werden können. Genutzt wird dazu Synthesegas – ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff – als Kohlenstoffquelle für die Fermentation. Mit Bakterienstämmen der Gattung Clostridium wird das Synthesegas entweder in kurzkettige Alkohole, wie Butanol und Hexanol, oder zu Aceton umgewandelt. Die noch restwasserhaltigen Fermentationsprodukte werden verdampft und in einem kontinuierlichen katalytischen Prozess zu einem Zwischenprodukt gekoppelt, das aus längeren Alkoholen und Ketonen besteht. Dieses Zwischenprodukt erfüllt bereits die Schiffsdieselnorm und lässt sich durch Hydrieren, ähnlich wie Fette und Öle, in Dieselkraftstoff für Fahrzeuge und Kerosin für Flugzeuge umwandeln. Aus dem Zwischenprodukt werden im Anschluss Spezialchemikalien hergestellt, die erdölbasierte Produkte schon jetzt direkt ersetzen können. Mit dem im Projekt entwickelten und patentierten Verfahren konnten im Labormaßstab erfolgreich Kerosin und Spezialchemikalien erzeugt werden.

Projektpartner

  • Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
  • Fraunhofer Institut für Chemische Technologie