Bio-Abfälle als Rohstoff: TU Darmstadt erprobt nachhaltige Kraftstoffproduktion
Im EU-Forschungsprojekt CARBIOW untersucht ein internationales Konsortium, wie sich biogene Reststoffe effizient zu nachhaltigen Kraftstoffen weiterverarbeiten lassen. Die TU Darmstadt hat dabei zentrale Prozessschritte erfolgreich in einer mehrtägigen Testkampagne demonstriert. In der Pilotanlage des Instituts für Energiesysteme und Energietechnik (EST) wurde die Gasifizierung neuartiger Einsatzstoffe unter industrienahen Bedingungen erprobt und technisch bewertet.
Ziel des Projekts ist es, bislang schwer nutzbare organische Abfälle – darunter organische Siedlungsabfälle sowie landwirtschaftliche Reststoffe wie Maiskolbenreste – für die Herstellung von Flug- und Schiffskraftstoffen nutzbar zu machen. Dazu werden die Einsatzstoffe zunächst torrefiziert, also bei rund 250 Grad Celsius thermisch behandelt. Dieser Schritt erhöht die Energiedichte und verbessert die Transportfähigkeit. In einem weiteren Schritt erfolgt die Gasifizierung zu Synthesegas, das hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Über eine nachgeschaltete Fischer-Tropsch-Synthese lassen sich daraus nachhaltige Kraftstoffe wie Bio-Kerosin (Sustainable Aviation Fuel, SAF) oder alkoholbasierte Schiffstreibstoffe wie Methanol gewinnen.
Innerhalb von CARBIOW wird die gesamte Prozesskette technologisch weiterentwickelt. Das EST der TU Darmstadt unter Leitung von Professor Bernd Epple war für Gasifizierung und Gasaufbereitung verantwortlich. Die institutseigene Pilotanlage ermöglicht durch ihre nahezu industrielle Kapazität eine realitätsnahe Skalierung und stellt damit ein Alleinstellungsmerkmal dar. Für die Versuche kamen rund sieben Tonnen Holzpellets sowie neun Tonnen torrefizierte Maiskolbenreste zum Einsatz.
Die Gasifizierung erfolgte in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei werden feinkörnige Feststoffe durch heiße Gase aufgewirbelt und intensiv durchmischt. Erstmals wurde am EST ein Eisen-Titan-Erz als Bettmaterial eingesetzt, das Sauerstoff übertragen kann und dadurch eine gleichmäßigere Sauerstoffverteilung ermöglicht. Zusätzlich zeigte das Material katalytische Eigenschaften, die die Konversionsrate erhöhen. Die Ergebnisse bestätigen eine hohe Umwandlungseffizienz, weisen jedoch auch auf weiteres Optimierungspotenzial bei der Verarbeitung neuartiger Reststoffe hin.
Durch den industrienahen Maßstab der Pilotanlage lassen sich technologische, ökologische und ökonomische Effekte entlang der gesamten Prozesskette belastbar bewerten. Die Ergebnisse fließen in entsprechende Analysen ein, die als Entscheidungsgrundlage für zukünftige Investitionen dienen sollen. CARBIOW leistet damit einen Beitrag zur Dekarbonisierung von Verkehrssektoren, die sich nur schwer elektrifizieren lassen, insbesondere der Luft- und Schifffahrt.
Das Projekt wird im Rahmen von Horizon Europe durch die European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA) gefördert und läuft von Oktober 2022 bis März 2026. Neben der TU Darmstadt sind elf weitere Partner aus acht europäischen Ländern beteiligt. Die Koordination liegt bei der Fundación Tecnalia Research & Innovation in Spanien.
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