Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Das Projekt dient der Entwicklung eines Prozesses zur Nutzung von Kuppelgasen aus einem Stahlwerk für die Herstellung von C2+-Alkoholen, die als Treibstoffe und chemische Zwischenprodukte eingesetzt werden. Es werden heterogen-und homogen-katalytische Verfahrenskonzepte entwickelt und deren Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit analysiert.
| Nutzung von Kuppelgasen eines Stahlwerkes mit gleichzeitiger Reduzierung des Primärrohstoffverbrauchs und Senkung der spezifischen CO2-Emissionen. |
Aufgaben
Im Zentrum des Vorhabens steht die Entwicklung von Katalysatoren und Verfahren zur selektiven Umsetzung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid mit Wasserstoff zu C2+-Alkoholen. Diese Untersuchungen erfolgen im Kontext eines Gesamtprozesses zur stoffwirtschaftlichen und ökonomischen Nutzung von Kuppelgasen eines Stahlwerkes mit gleichzeitiger Reduzierung des Primärrohstoffverbrauchs und Senkung der spezifischen CO2-Emissionen.
Die ProjektAufgaben umfassen die Identifizierung geeigneter homogener und heterogener Katalysatoren, deren Optimierung, Charakterisierung und die Übertragung der Katalysatorherstellung in den technischen Maßstab. Die katalytische Testung, die kinetische Modellierung, die Reaktor-und Prozesssimulation sind Grundlage der Verfahrensentwicklung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. In einer Life-Cycle-Analyse wird die Nachhaltigkeit des Gesamtprozesses bewertet.
Ziele
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen Gesamtprozesses zur katalytischen Nutzung von zu Synthesegas aufbereiteten Kuppelgasen aus einem Stahlwerk zur anschließenden, direkten Umsetzung zu C2+-Alkoholen. Die Verwendung der Alkohole als Treibstoffe sowie als Ausgangspunkt für andere Chemiebausteine reduziert den Primärrohstoffverbrauch. Zum einen werden konventionelle Rohstoffquellen wie Erdgas zur Bereitstellung von Synthesegas durch Kuppelgase ersetzt. Zum anderen wird durch die Fixierung von Kohlenstoff in den verwertbaren Produkten der spezifische CO2 Ausstoß des Stahlwerks reduziert. Der Einsatz der so hergestellten Alkohole als Treibstoffe führt zu einer Substitution der entsprechenden Menge konventionellen Treibstoffs und damit auch der entsprechenden Menge Rohöl. Die bei der Entwicklung angestrebte Produktpalette liefert neben Ethanol (C2), das aktuell schon als »E10« konventionellen Kraftstoffen beigemischt wird, auch Butanol (C4), das aufgrund der höheren Energiedichte und besseren Mischbarkeit mit herkömmlichen Kraftstoffkomponenten als Kraftstoffersatz diskutiert wird. Eine weitere Verwertungsoption bietet die bereits etablierte Veredelung der Alkohole zu chemischen Folgeprodukten (z.B. Polyethylen, Polypropylen und Vinylacetat).