Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Drop-in-fähige hydrierte Bioöle für Mitteldestillatanwendungen – Herstellung und Anwendung

Die nachhaltige Energieversorgung in allen Verbrauchssegmenten, wie unter anderem im Verkehrsbereich und Wärmemarkt, erfordert die schrittweise Substitution fossiler Energieträger durch nachwachsende Rohstoffe. Mitteldestillate (Dieselkraftstoff, Heizöl EL, Kerosin) spielen dabei eine Schlüsselrolle. Hydrierte Pflanzenöle eignen sich als alternative Kraft- und Brennstoffe. Sie sind in Deutschland seit 2012 am Markt und ergänzen herkömmlichen Biodiesel (Festsäuremethylester), der aufgrund anwendungstechnischer Nachteile nur in begrenztem Umfang zur Substitution erdölstämmiger Produkte eingesetzt werden kann. Das beantragte Projekt ist die Fortsetzung des von den Antragstellern bis 07/2015 bearbeiteten IGF-Vorhabens 16787 BG (Hydriertes Pflanzenöl als Substitut für Heizöl EL). Es zielt sowohl auf die Erweiterung der Rohstoffbasis (gebrauchte Frittieröle, Fettabscheiderrückstände, Tallöle, Pyrolyseöle …) als auch auf die Optimierung des Hydrierprozesses hinsichtlich einer gemeinsamen Verarbeitung mit Mineralölprodukten in Raffinerieprozessen (Co-Processing) ab. Weiterhin soll die Kältestabilität durch einen Isomerisierungsschritt verbessert sowie die Eignung der Produkte als Blendkomponente in Mehrkomponenten-Brennstoffen überprüft werden. Da die genannten Einsatzstoffe neben den pflanzenöltypischen Triglyceriden weitere Stoffgruppen (z. B. Aromaten, O- und N-haltige Komponenten) sowie Verunreinigungen enthalten, nehmen die anwendungstechnischen Untersuchungen (Mischungsverhalten, Zusammensetzung insbesondere Aliphaten/Aromatenverteilung, Verbrennungstechnische Eigenschaften und Brennstoff-Bauteil-Interaktion) eine zentrale Stellung ein. Diese werden vom Oel-Wärme-Institut (OWI) ausgeführt. Die Optimierung des Herstellungsprozesses einschließlich der Anpassung an neue Rohstoffe obliegt dagegen der TU Bergakademie Freiberg (IEC). Zu Projektende sollen zwei Drop-in-fähige hydrierte Bioöle (HBO) für Mitteldestillatanwendungen zur Verfügung stehen.

Ergebniszusammenfassung:

In dem Folgeprojekt zum IGF-Vorhaben 16787 BG bestand das wesentliche Ziel in der Optimierung der Herstellung bzw. Verbesserung der Eigenschaften biogener Mitteldestillate sowie die anwendungstechnische Charakterisierung der Produkte und deren Mischungen mit konventionellem Heizöl EL. Insbesondere die auf natürlichen Ölen und Fetten beruhenden isomeristierten paraffinischen Komponenten besitzen ein hohes THG-Minderungspotential und können den "CO2-Fußabdruck" von Heizöl EL oder Dieselkraftstoff signifikant reduzieren.

Die Hydrierung biogener Öle führte überwiegend zu unverzweigten Paraffinen mit sehr guten verbrennunstechnischen Eigenschaften. Durch Isomerisierung konnten auch die Kälteeigenschaften (Kaltfiltrierbarkeit) an die Anforderungen angepasst werden. Im Projekt konnten Bedingungen für eine ausreichende Umsetzung bei minimaler Gasbildung (Cracken) identifiziert werden; eine gemeinsame Umsetzung (Hydrierung und Isomerisierung) mit erdölstämmigem Gasöl ist möglich. Dagegen erwies sich die Hydrierung/Isomerisierung in einer Reaktionsstufe als nicht zielführend. Weiterhin wurde durch Einbeziehung von weiteren Bioölen (Tallöl, Frittier- und Altfette, Pyrolyseöl) die Rohstoffbasis erweitert. Hydrierprodukte aus obigen Versuchen und kommerziell erhältliches hydriertes Pflanzenöl wurden hinsichtlich der speziellen Anforderungen bei der Verwendung als Blendkomponente zu Heizöl EL untersucht. Allgemein wiesen Mischungen mit Hydrierprodukten eine gute Lagerstabilität und die erwartet guten Verbrennungseigenschaften auf. Beimischungen im Bereich von 10 % sind technisch problemlos möglich, unabhängig von der Wahl der Rohstoffe. Allerdings zeigten die Langzeituntersuchungen mit Brennstoffmischungen aus Heizöl EL und Isomerisat unerwartet Ablagerungserscheinungen in Filtern. Die Ablagerungen traten abhängig von der Qualität des Isomerisats auf, daher wird angenommen, dass dessen Produktqualität der wesentliche Einflussfaktor ist. Dies bedarf einer weiteren Klärung.