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Herstellung von BTL

Erstellt am: 06.03.2010 | Stand des Wissens: 01.03.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechpartner
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.

Biomass-to-Liquid (BtL) bezeichnet Kraftstoffe, die aus Biomasse synthetisiert werden. Im Gegensatz zu Biodiesel wird BtL-Kraftstoff aus fester Biomasse (zum Beispiel Brennholz, Stroh, Bioabfall, Tiermehl, Schilf), also aus Zellulose und nicht nur aus Ölfrüchten (Pflanzenöl) hergestellt. Als Energiepflanzen eignen sich vor allem schnell wachsende Bäume, Getreideganzpflanzen und Miscanthus. Die Nutzung von Anbaupflanzen sollte jedoch vermieden werden, um die Treibhausgasemissionen zu senken. Die Nutzung von Rest- und Abfallstoffen (zum Beispiel Industrierestholz, Altholz, Stroh) für die Umwandlung in BtL Kraftstoff umgewandelt sollte daher bevorzugt werden.
BtL gehört wie Power-to-Liquid (PtL), Gas to Liquid (GtL) und Coal to Liquid (CtL) zu den synthetischen Kraftstoffen, deren Bestandteile genau auf die Anforderungen moderner Motorenkonzepte zugeschnitten sind. So eignet sich BtL-Diesel zur Beimischung zu konventionellem Diesel oder als alleiniger Kraftstoff. Prinzipiell können mit der BtL-Herstellung, die aus einer Kombination mehrerer Verfahrensschritte besteht, verschiedenste Kraftstoffsorten erzeugt werden. [SeEh18]
Für die Produktion von BtL werden thermochemische Verfahren verwendet. Zunächst findet die Pyrolyse der (trockenen) Rohstoffe statt, wobei die Biomasse unter Druck und Wärme in ein Synthesegas umgewandelt wird. Dieses besteht unter anderem aus Wasserstoff (H2), Kohlenmonoxid (CO) sowie Kohlendioxid (CO2). Ein optimales Verhältnis von H2 und CO (unterscheidet sich je nach Syntheseprozess) ist mittels der sogenannten Shift-Reaktion anzupassen. Anschließend wird das Synthesegas gereinigt und aufbereitet. Dabei wird unter anderem das CO2 entfernt. [WeSc17, S.601 ff.]
Für den Pyrolyseprozess wird zumeist die Technologie der Flugstromvergasung genutzt wird [SeEh18, S. 20]. Daraufhin sind zwei verschiedene Konversionsverfahren zur Herstellung der flüssigen synthetischen Kraftstoffe möglich. So kann neben der Fischer-Tropsch-Synthese auch die Methanol-Synthese angewandt werden [SeEh18; WeSc17, S.600ff.]. Bei der Synthese wird das Gas in flüssige Kohlenwasserstoffe aufbereitet. Zuletzt wird das Produkt veredelt und an benötigte Kraftstoffeigenschaften angepasst. So haben sie einen hohen Cetan-Gehalt, sowie gleichzeitig stark reduzierte Schadstoffemissionen (zum Beispiel von Stickoxiden) und sind frei von Schwefel sowie Aromaten. [FNR22b]
Glossar
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IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Zugehörige Wissenslandkarte(n)
Biokraftstoffe der zweiten Generation (Stand des Wissens: 15.03.2023)
https://www.forschungsinformationssystem.de/?304408
Literatur
[FNR22b] Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) (Hrsg.) BtL - Biomass to Liquid, 2022
[SeEh18] Bierkandt, Thomas , Severin, Michael , Ehrenberger, Simone , Köhler, Markus Klimaneutrale synthetische Kraftstoffe im Verkehr, 2018/12
[WeSc17] Wesselak, Viktor , Schabbach, Thomas , Link, Thomas, Fischer, Joachim (Hrsg.) Handbuch Regenerative Energietechnik, 2017
Glossar
Biomasse Biomasse umfasst:
  • Reststoffe wie z.B. Restholz, organische Abfälle (Biomüll, Gülle etc.), Stroh sowie
  • Energiepflanzen wie z.B. Raps, schnell wachsende Baumarten, Energiegetreide, Miscanthus.
CH3OH = Methanol. Ist eine farblose, brennend schmeckende, giftige, bei Einnahme durch den Menschen zur Erblindung oder zum Tod fuehrende, leicht brennbare und sehr fluechtige Fluessigkeit. Methanol verbrennt mit blauer, fast unsichtbarer Flamme und bildet mit Luft explosionsfaehige Gemische. In der Natur kommt es in Baumwollpflanzen, Heracleum-Fruechten, Graesern und in aetherischen Oelen vor. Methanol ist eines der wichtigsten Ausgangsstoffe fuer Synthesen in der chemischen Industrie. Methanol ist giftig. Seine giftige Wirkung beruht auf der in der Leber erfolgenden Oxidation zu Formaldehyd und spaeter zu Ameisensaeure.
HC
= hydrocarbons, zu Deutsch: Kohlenwasserstoffe. Als Kohlenwasserstoffe werden in der Chemie Verbindungen bezeichnet, die ausschließlich Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H) im Molekül enthalten.
CO
= Kohlenstoffmonoxid. CO ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und gehört damit neben Kohlenstoffdioxid zur Gruppe der Kohlenstoffoxide. Es ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. Kohlenstoffmonoxid beeinträchtigt die Sauerstoffaufnahme von Menschen und Tieren. Schon kleine Mengen dieses Atemgiftes haben Auswirkungen auf das Zentralnervensystem.
Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet. Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Hauptquelle für die CO-Belastung der Luft ist der Kfz-Verkehr.
H2 Wasserstoff ("H2" = grch.-lat. für hydrogenium "Wassererzeuger") ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 1. Wasserstoff stellt sowohl bezogen auf die Masse (75%) als auch bezogen auf die Zahl der Teilchen (91%) das häufigste aller im All vorkommenden Elemente dar. Wasserstoff ist ein farb- und geruchloses Gas welches in der Natur aufgrund der hohen Reaktivität nicht in seiner elementaren Form vorkommt. Wasserstoff liegt gebunden in Form von Erdöl und Erdgas, in Mineralien, in Biomasse, aber vorwiegend in Form von Wasser vor. Wasserstoff ist somit ein Sekundärenergieträger (Energiespeicher)und muss erst aus den oben genannten fossilen oder nicht fossilen Primärenergieträgern unter Einsatz von zusätzlicher Energie hergestellt werden.

Auszug aus dem Forschungs-Informations-System (FIS) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur

https://www.forschungsinformationssystem.de/?290595

Gedruckt am Donnerstag, 25. Juli 2024 14:55:47