Vom Block zur Tankfüllung

Jährlich fallen in Deutschland circa vier Millionen Tonnen Faserreststoffe aus der Papier- und Zellstoffindustrie an. Ziel des Forschungsprojekts "Reststoff2Kraftstoff" ist es, diesen Reststoff mit Hilfe eines neuartigen thermo-chemischen Umwandlungsverfahrens (TCR-Verfahren) zunächst in ein Rohöl-Äquivalent umzuwandeln und anschließend in einer Raffinerie zu nachhaltigen Norm-Kraftstoffen aufzubereiten.

Synthetische Kraftstoffe aus Reststoffen

Dr. Robert Daschner, Abteilungsleiter Energietechnik bei Fraunhofer UMSICHT Sulzbach-Rosenberg, sagt: „Um die Klimaziele im Mobilitätssektor zu erreichen, brauchen wir schnell CO2-neutrale Kraftstoffe. Allein schon, um die tausende LKW, die noch Jahrzehnte betrieben werden müssen, möglichst rasch klimaneutral zu machen.“ Insgesamt ließen sich allein durch Kraftstoffe basierend auf den Rückständen der Zellstoff- und Papierindustrie jährlich bis zu einer Million Tonnen CO2-Emissionen einsparen. Zusätzliche 1,5 Millionen Tonnen würden wegfallen, weil die Reststoffe nicht mehr verbrannt werden müssten. Projektleiter bei Fraunhofer UMSICHT, Dr. Andreas Apfelbacher, sagt hierzu: „Gerade biogene Reste aus der Industrie oder Landwirtschaft sind ideale Einsatzstoffe, da hier definitiv keine Konkurrenz zur Agrarindustrie hinsichtlich der Flächennutzung besteht. Bisher verrotten diese Abfallstoffe meist ungenutzt und setzen so CO2 frei. Wir wandeln sie in klimaneutrale Kraftstoffe um.“

Vom Reststoff zum erneuerbaren Kraftstoff

Im Projekt "Reststoff2Kraftstoff" werden 50 Tonnen Faserreststoffe zunächst vorbehandelt, also getrocknet und pelletiert. Das Einsatzmaterial wird anschließend im Technikum von Fraunhofer UMSICHT Sulzbach-Rosenberg mit der patentierten thermo-katalytischen-Reforming-(TCR)-Technologie zu einem Rohöl umgewandelt. Dabei werden die Faserreststoffe zunächst in einem Schneckenreaktor unter hohen Temperaturen zersetzt wird (intermediäre Pyrolyse). In der zweiten Stufe, dem so genannten katalytischen Reforming, werden die entstehende Kohle und die Dämpfe gezielt in Verbindung gebracht, was die Gasausbeute und Qualität verbessert. Durch Kondensation werden Prozesswasser und Öl von der Gasphase getrennt, das Gas wird gereinigt und energetisch genutzt. Im Projekt entstehen so insgesamt 2000 Liter Rohöl aus Faserreststoffen.

Anhand von Laboruntersuchungen und Simulationen wird ermittelt, wie das regenerative TCR-Öl als „Drop-In-Fuel“ ein fossiles Rohöl in einer konventionellen Raffinerie 1:1 substituieren kann. Die Produktqualität des Öls, insbesondere seine thermische Stabilität, ist hierfür ausschlaggebend. Vorversuche mit TCR-Rohöl versprechen ein hohes Potenzial auf dem Weg zur Defossilisierung bestehender Raffinerien.

Die fertigen Kraftstoffe werden anschließend an Versuchsmotoren an der OTH Amberg-Weiden erprobt. Mit den Messergebnissen können die Parameter der Rohölerstellung und Raffination weiter optimiert werden. Neben der technischen Machbarkeit und Bewertung der Gesamteffizienz der Verwertungskette werden im Projekt auch die gesetzlichen Rahmenbedingungen für einen Kraftstoff aus Papierrückständen beleuchtet. Die Projektpartner von der Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg analysieren hierfür insbesondere die geltenden Entlastungsmöglichkeiten nach dem Energiesteuergesetz sowie die steuerliche Förderung von Biokraftstoffen und anderen erneuerbaren Energieträgern.

Das Projekt "Reststoff2Kraftstoff" startete im Frühjahr 2021 und läuft bis 2024. Es wird vom Bundesministerium für Wirtschaft (BMWi) im Förderbereich „Energetische Biomassenutzung“ gefördert. Synthetisch hergestellte Kraftstoffe aus Rest- und Abfallstoffen weisen ein signifikant geringeres Äquivalent an CO2-Emissionen auf als fossile Treibstoffe. Ihre Produktion steht nicht in Konkurrenz mit der Nutzung landwirtschaftlicher Nutzfläche und damit der Erzeugung von Lebensmitteln. Die erschließbaren Potenziale von Biomasse aus Rest- und Abfallstoffen sind zwar grundsätzlich begrenzt, allein in Deutschland gibt es allerdings ein technisches Potenzial von mehr als 20 Millionen Tonnen ungenutzter biogener Rest- und Abfallstoffe, die sich prinzipiell für die Herstellung von synthetischen Kraftstoffen nutzen ließen.

Mit der Möglichkeit, den beim TCR-Verfahren anfallenden Kohlenstoff zu sequestrieren, werden bilanziell sogar negative CO2-Emissionen möglich. Das heißt, das in den biogenen Einsatzstoffen gebundene CO2 wird nicht vollständig wieder freigesetzt, sondern gespeichert.