Holz als Rohstoff für die chemische Industrie

„Bioenergy 2020+“ schließt mit einem internationalen Konsortium ein Forschungsprojekt zum Thema Gemischte-Alkohol-Synthese ab. Damit konnte ein weiterer Schritt vom Labor in die Industrie gemacht werden, um zukünftig aus regional verfügbarer Biomasse Einsatzstoffe für die chemische Industrie und Treibstoff herzustellen.

Seit 2009 wird in Güssing an fortschrittlichen Konversionsverfahren zur Herstellung von Treibstoffen und Chemikalien aus Holz geforscht, um zum Beispiel Diesel, Kerosin, Erdgas oder Wasserstoff aus Holz zu produzieren. Die Versuchsanlage für die Gemischte-Alkohol-Synthese von Bioenergy 2020+ wird dabei im Labormaßstab mit echtem Holzgas (auch Produktgas genannt – ein Gas, welches sich über thermische Konversion aus Holz gewinnen lässt) betrieben.

In dieser Versuchsanlage wird Holzgas zu Alkoholen umgewandelt (synthetisiert). Als Produkt entsteht eine Mischung aus verschiedenen Alkoholen, daher wird dieses Verfahren auch als Gemischte-Alkohol-Synthese bezeichnet. Die Alkohole können vor allem in der chemischen Industrie, oder als Treibstoff, genutzt werden. Nach heutigem Stand der Technik wird für die Erzeugung des Holzgases Waldhackgut verwendet. Zukünftig sollen aber jegliche regional verfügbaren, biogenen Abfälle oder Reststoffe als Rohstoff dienen. Die Folge ist, dass unsere Wälder zu CO2-neutralen Energiequellen werden und es keine Teller-Tank-Konkurrenz gibt.

Die Gemischte-Alkohol-Synthese funktioniert zusammengefasst folgendermaßen: Das Holzgas wird konditioniert, auf Betriebsdruck komprimiert und anschließend in den Reaktor geleitet. Hier konnte durch den Einsatz eines speziellen Katalysators, dieser wird vom Projektpartner Albemarle entwickelt und bereitgestellt, die Synthese unempfindlich gegenüber Schwefel und anderen Katalysatorgiften gemacht werden. Anschließend wird der austretende Strom abgekühlt – die Alkohole kondensieren und könnten als flüssiges Produkt abgezogen werden.

Langzeitversuch: 1.020 Betriebsstunden

Im nunmehr dritten Gemischte-Alkohol-Synthese Projekt konnte man durch den erfolgreichen Betrieb der Versuchsanlage einen Langzeitversuch (1.020 Betriebsstunden) unter repräsentativen Betriebsbedingungen durchführen sowie an einem modellbasierten Regelungskonzept arbeiten. Der kalifornische Projektpartner West Biofuels konnte den nächsten Scale-Up Schritt erfolgreich demonstrieren, denn es wurde eine optimierte Pilotanlage errichtet und in Betrieb genommen. Informationen über das Langzeitverhalten und den Einfluss des größeren Maßstabes der Pilotanlage sind essenzielle Forschungsergebnisse um die Gemischte-Alkohol-Synthese zukünftig industriell nutzen zu können.

Die Projektpartner des internationalen Konsortiums waren Albemarle Corporation (Niederlande/USA), Repotec GmbH & Co KG, TU Graz, TU Wien, UC San Diego (Kalifornien, USA) und West Biofuels (Kalifornien, USA). Die Projektleitung des zweijährigen Forschungsprojektes, hatte Matthias Binder von Bioenergy 2020+ inne. Gefördert wurde das Projekt im Rahmen des Comet Programmes der FFG. Derzeit finden Verhandlungen über ein Folgeprojekt statt und es herrscht sehr großes internationales Interesse, auf die erzielten Erfolge mit weiteren Forschungsprojekten aufzubauen.

„Unser Ziel ist es, erneuerbare und regional verfügbare Biomasse als Rohstoff für die Herstellung von Einsatzstoffen für die chemische Industrie und als Treibstoff zu nutzen“, sagt Matthias Binder, „Wir sind stolz, dass wir aufgrund der erzielten Forschungsergebnisse diesem ambitionierten Ziel wieder ein Stück näher gekommen sind.“

Da in den USA die Rahmenbedingungen für Alkohole als Treibstoffzusatz sehr günstig sind, ist das Interesse an diesem Know-how und der Kooperation sehr groß. Dieses Forschungsprojekt ermöglichte Bioenergy 2020+ den Einstieg in den US-Markt, wodurch die Internationalisierung des Forschungszentrums weiter gestärkt wurde.