Auch in einem klimaverträglichen Energiesystem und einer nachhaltigen Ökonomie der Zukunft besteht Bedarf an kohlenstoffbasierten Sekundärenergieträgern (sogenannte C-Fuels) und chemischen Grundstoffen. Die Biomasse ist die einzige erneuerbare Energie, die Kohlenstoff (C) enthält. Weil die Anbaufläche und somit die Biomasse limitiert sind, muss Biomasse als zukünftige C-Ressource effizient und nachhaltig genutzt werden. Ein großes Optimierungspotenzial bei der C-Fuel-Erzeugung aus Biomasse bietet die Einkopplung von Elektrolyse-Wasserstoff (H2), hergestellt aus Wasser mit Strom aus erneuerbaren Energien.

Ansprechpartner

Dr. Jochen Brellochs
+49 (0)711 78 70-211

// Thermochemische Konversion

Durch die Zugabe von Wasserstoff in den thermochemischen Konversionsprozess wird eine vollständige Nutzung des in der Biomasse konzentriert gespeicherten Kohlenstoffs erreicht. In der Folge reduziert sich der spezifische Agrarflächenbedarf für die C-Fuel-Erzeugung erheblich. Im Vergleich zu den heute üblichen Bio-Kraftstoffen (z.B. Bioethanol, Biodiesel) resultiert beispielsweise bei der Herstellung von Erdgassubstitut (Substitute Natural Gas, SNG) bzw. Methan (CH4) ein bis zu sechsfach höherer Kraftstoffertrag. Das bedeutet eine Reduktion des Agrarflächenbedarfs um mehr als 80 %.

Grafik: ZSW

Die Grafik zeigt das Verfahrensschema des am ZSW entwickelten AER-Verfahrens (Absorption Enhanced Reforming, absorptionsunterstützte Reformierung).

Dabei wird Biomasse mit Wasserdampf thermochemisch umgesetzt und das entstehende CO2 direkt durch ein kalksteinbasiertes, CO2-absorbierendes Wirbelschichtmaterial abgetrennt. Es entsteht ein wasserstoffreiches Produktgas, das durch geeignete Prozessführung als Synthesegas die Herstellung von C-Fuels wie SNG vereinfacht.

// Innovative Wirbelschichtprozesse

Mit dem Ziel einer Maximierung des C-Fuel-Ertrags aus Biomasse liegt der Fokus der F&E-Arbeiten des ZSW auf innovativen Wirbelschichtprozessen zur thermochemischen Konversion verschiedener Biomassesorten, insbesondere auch von biogenen Reststoffen und Abfällen. Neben der Konzeption neuer Verfahren stehen die technische und wirtschaftliche Entwicklung und Optimierung mittels experimenteller Untersuchungen und simulationsgestützter Prozessauslegung bis in den Megawatt-Maßstab im Vordergrund.

In einer mit umfassender Messtechnik ausgestatteter 20 Kilowattth-Wirbelschicht-Testplattform können sowohl Ein- als auch Zweibett-Wirbelschichtverfahren mit auto- oder allothermer Prozessführung auf eine effiziente C-Fuel-Erzeugung (mit und ohne H2-Einkopplung) untersucht und adaptiert werden. Mit hochwertiger Laborinfrastruktur schließt die Expertise die Selektion, Entwicklung und Empfehlung kalksteinbasierter, chemisch aktiver Wirbelschichtmaterialien ein, die nicht nur die Verwendung mineralstoffreicher Einsatzbrennstoffe, sondern auch die Schließung des natürlichen Nährstoffkreislaufs ermöglichen.