Maritime Kraftstoffe durch Pyrolyse biogener Reststoffe und Veresterung mit biobasierten höheren Alkoholen – PyroMar

Beschreibung:

Thema des Verbundprojektes PyroMar ist Herstellung „dekarbonisierter“ Drop-in-Fuels für den Betrieb von Hochseeschiffen insbesondere in Emission Control Areas (ECAs) unter Verwendung biogener Reststoffe. Hierzu sollen vollständig aus biogenen Reststoffen bestehende Kraftstoffkomponenten als Zusätze zu schwefelarmen Dieselkraftstoffen bzw. zu Schweröl erzeugt werden, um so Mischkraftstoffe als Drop-in-Fuels zur jeweiligen Anwendung in den beiden emissionsrechtlichen Zonen zu erzeugen. Die Verwendung als Mischkraftstoffkomponenten (und nicht als rein biogene Kraftstoffe) ist dabei das Vorgehen der Wahl, da nur so das Mengengerüst für die betriebswirtschaftlich notwendige Nutzung der vorhandenen Tank-infrastruktur erzielt werden kann. 
Als Einsatzstoffe dienen zunächst die Reststoffe Stroh, Laub, Landschaftspflegeheu, Waldrestholz und Strauchschnitt. Diese werden sortenrein oder in passenden Mischungsverhältnissen mittels ablativer Schnellpyrolyse zu Pyrolyseöl („Bio-Öl“) umgesetzt. Zur Absenkung der Säurezahl und zur Verbesserung der Mischbarkeit mit den fossilen Basiskraftstoffen wird dieses Pyrolyseöl mit längerkettigen Alkoholen verestert, welche katalytisch aus biogenen Reststoffen (im Projektrahmen aus Stroh) erzeugt wurden.

Die erzeugten Intermediate werden chemisch analysiert, und auf Basis der Analysewerte werden praxis-relevante Mischungsverhältnisse für Mischkraftstoffe mit schwefelarmen Marinedestillatkraftstoff sowie mit Schweröl ermittelt. Nach diesen Rezepturen hergestellte hybride Drop-in-Fuels werden schließlich in einem mittelschnell laufenden Einzylinder-Forschungsmotor eingesetzt, um erste experimentelle Hin-weise auf ihre Praxistauglichkeit zu erhalten. 
Projektbegleitend werden ökologische und ökonomische Nachhaltigkeitsbewertungen vorgenommen, Biomassepotenziale und Absatzmärkte analysiert, rechtliche Rahmenbedingungen untersucht und Ansätze für den Weg in eine nachfolgende privatwirtschaftliche Realisierung des PyroMar-Ansatzes erarbeitet. 
Direktes Ziel des Vorhabens ist daher, ein Verfahrenskonzept aufzuzeigen, um aus den genannten Rest-stoffen kostengünstige Blendkomponenten für den Betrieb von Hochseeschiffen jeweils innerhalb und außerhalb von Emission Control Areas (ECAs) herzustellen, die sowohl zur Lösung der Schwefelproblematik als auch insbesondere zur CO2-Einsparung in diesem Verkehrssegment beitragen. Geeignete Betriebsparameter sollen ermittelt, hierdurch die nachfolgende Hochskalierung vorbereitet und schließlich das Vorhaben im Technologiereifegrad 4-5 mit orientierenden Motorentests validiert werden. 
Langfristiges Ziel ist die Markteinführung der so gewonnenen, mit 100% reststoff-basiertem Bioanteil hergestellten Mischkraftstoffe. Um die Industrierelevanz der Untersuchungen sicherzustellen, sollen da-her die Ergebnisse in einem Workshop mit kommerziellen/industriellen Entsorgern, Chemiefirmen/ Raffinerien und Reedereien/Hafenbetreibern diskutiert und gemeinsam mit ihnen anwendungsnahe nachfolgende Schritte erarbeitet werden.
 

Fördereinrichtung: BMWi/PTJ

Verbundpartner:

  • Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT (Koordinator)
  • ifeu – Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH
  • Universität Rostock - Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren

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