Verbundvorhaben: Erneuerbare Kraftstoffe aus grünen Raffinerien der Zukunft - Refinery for future (REF4FU); Teilvorhaben 7: Technisches Konzept zur Aufwertung biogener Pyrolyseöle

Abstract

Die maritime Schifffahrt zählt aufgrund ihrer begrenzten Elektrifizierbarkeit zu den besonders schwer dekarbonisierbaren "Hard-to-abate"-Sektoren. Ein Ansatz zur Minderung der Treibhausgasemissionen ist der Einsatz biogener Drop-in-Kraftstoffe oder Blendkomponenten, vergleichbar mit der etablierten Beimischung von Ethanol zu Benzin. Dieses Prinzip lässt sich auch auf Heavy Fuel Oil (HFO), den weltweit bedeutendsten Schiffskraftstoff, übertragen. Im Teilvorhaben 7 des REF4FU-Projekts untersuchte die EDL Anlagenbaugesellschaft mbH ein Power-and-Biomass-to-X-Anlagenkonzept (PBtX) zur Herstellung biogener HFO-Blendkomponenten aus Pyrolyseölen. Aus lignozellulosereichen Reststoffen wird Fast Pyrolysis Bio-Oil (FPBO) erzeugt, aus dem eine ligninreiche Fraktion (Liquid Pyrolytic Lignin, LPL) abgetrennt wird. Aufgrund ihres hohen Anteils an schweren aromatischen Verbindungen eignet sich diese LPL-Fraktion besonders als Ausgangsstoff für HFO-ähnliche Produkte. Die verbleibenden wässrigen Fraktionen können gezielt anderen Verwertungswegen zugeführt werden. Im Mittelpunkt stand die Integration der Hydrodeoxygenierung (HDO) in eine technisch weitgehend ausgereifte Prozesskette. Dazu werden dezentral erzeugte LPL-Fraktionen gesammelt und in einer zentralen Anlage hydrodeoxygeniert, unter Vakuum fraktioniert und anschließend geblendet. Die HDO reduziert den Sauerstoffgehalt und verbessert dadurch insbesondere die Lagerstabilität der LPL-basierten Produkte. Für das Anlagenkonzept wurden u. a. ein Blockfließbild (BFB), Prozessflussbild (PFD), eine Massebilanz, die wesentlichen Prozesseinheiten sowie eine indikative Kostenschätzung erarbeitet. Aus 5 kt/a LPL können etwa 3,8 kt/a biogene HFO-Blendkomponenten (Bio-HFO) erzeugt werden. Die volumetrische Energiedichte von Bio-HFO entspricht etwa dem 2,1-Fachen derjenigen von Methanol und dem 2,8-Fachen derjenigen von Ammoniak. Da ein wesentlicher Teil der Produktenergie bereits im biogenen Rohstoff enthalten ist, benötigt der PBtX-Prozess deutlich weniger Elektrolysewasserstoff als rein strombasierte PtX-Verfahren. Darüber hinaus bieten solche hydroprozessierten Bioöle (englisch: hydrotreated bio-oil, HBO) generell Potenzial als Plattform für die stoffliche Nutzung biogener Aromaten, beispielsweise zur Herstellung neuartiger biogener Carbonmaterialien.