Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

Kraftstoff und Chemikalien aus Stahlwerksabgasen

03.07.2015

© Fraunhofer IME

Fraunhofer stellt in seinen Fermentationsanlagen mit Synthesegas aus Stahlwerken Alkohol und Aceton her. Daraus lassen sich Kraftstoffe und Spezialchemikalien gewinnen.

Kohlenmonoxidreiche Abgase aus Stahlwerken werden nur zu einem kleinen Teil als Strom oder Wärme zurückgewonnen. Fraunhofer-Forscher haben einen neuen Verwertungsweg für diese stofflich ungenutzte Kohlenstoffquelle aufgetan: Sie konnten im Labormaßstab aus den Abgasen Kraftstoffe und Spezialchemikalien herstellen.

Die Abgasmengen, die in Stahlwerken entstehen, sind gigantisch: Mehrere Millionen Tonnen Kohlendioxid treten beispielsweise allein aus den Schloten der Duisburger Stahlwerke aus. Fraunhofer hat ein Verfahren entwickelt, mit dem aus diesen Abgasen Kraftstoffe und Spezialchemikalien gewonnen werden können. Die Forscher fermentieren die Gase mit Hilfe genetisch veränderten Bakterienstämmen zu Alkoholen und Aceton, setzen beide Stoffe katalytisch zu einem dieselartigen Zwischenprodukt um und stellen daraus Kerosin sowie Spezialchemikalien her. Beteiligt sind die Fraunhofer-Institute für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME in Aachen, für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen sowie für Chemische Technologie ICT in Pfinztal. Die Technologie ist während eines Fraunhofer-internen Projekts der Vorlaufforschung und in Einzelprojekten mit Industriepartnern entstanden. Aktuell funktioniert das patentierte Verfahren im Labormaßstab.

Geschäftsmodell statt Problem

»Allein die Mengen an Kohlenstoff, welche in Form von Kohlendioxid aus den Duisburger Stahlwerken rauchen, würden aus unserer Sicht ausreichen, um den kompletten Kerosinbedarf einer großen Airline zu decken. Natürlich sind wir von dieser Vision noch ein Stück entfernt. Aber dass die Idee funktioniert und wirtschaftlich interessant sein könnte, haben wir im Labormaßstab gezeigt. Neben den Abgasen der Stahlherstellung können auch Synthesegas-ähnliche Gasgemische aus der Haus- und Industriemüll-Verbrennung für das entwickelte Verfahren genutzt werden«, so Stefan Jennewein vom IME, der das Projekt koordiniert.

Die Biochemiker am IME nutzen Synthesegas – ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff – als Kohlenstoffquelle für die Fermentation. Mit Bakterienstämmen der Gattung Clostridium wandeln sie das Synthesegas entweder in kurzkettige Alkohole, wie Butanol und Hexanol, oder zu Aceton um. Das IME hat dafür neue genetische Verfahren zur effizienten Integration großer Gencluster im Clostridien-Genom entwickelt. Gleichzeitig bauten die Forscher ihre Synthesegas-Fermentationsanlage weiter aus und nutzten sie für Versuche mit der Stahl- und Chemieindustrie.

Die Chemiker um Axel Kraft am UMSICHT verdampfen die noch restwasserhaltigen Fermentationsprodukte und koppeln in einem kontinuierlichen katalytischen Prozess die Fermentationsmoleküle zu einem Zwischenprodukt, bestehend aus längeren Alkoholen und Ketonen. Dieses Zwischenprodukt erfüllt bereits die Schiffsdieselnorm und lässt sich durch Hydrieren, ähnlich wie Fette und Öle, in Dieselkraftstoff für Fahrzeuge und Kerosin für Flugzeuge umwandeln. Kristian Kowollik aus der Abteilung Umweltengineering am ICT gewinnt aus dem Zwischenprodukt im Anschluss daran Spezialchemikalien, die erdölbasierte Produkte schon jetzt direkt ersetzen können. Amine beispielsweise kommen in der Pharmaindustrie oder beim Herstellen von Tensiden und Farbstoffen zum Einsatz. »Die von uns künstlich hergestellten Produkte können sowohl als Kraftstoffe als auch für Spezialchemikalien eingesetzt werden. Genau wie das bislang mit Erdöl als Rohstoffquelle funktioniert«, so Jennewein.

Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler zeigen, dass ihre Technologie auch mit großen Volumen funktioniert. »In den nächsten eineinhalb Jahren wollen wir die Prozesse noch besser verstehen und optimieren. Unser Ziel ist es, die Kraftstoffe für Zertifizierungsprozesse anzumelden. Dort wird ihre Praxistauglichkeit von offizieller Seite bestätigt. Das dauert für Fahrzeugdiesel etwa ein und für Kerosin etwa drei Jahre«, sagt Jennewein.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Hexanol
Mehr über Fraunhofer-Institut IME
  • News

    Naturkautschuk aus Löwenzahn

    Löwenzahn ist eine robuste Pflanze, aus der sich ein gefragter Rohstoff gewinnen lässt: Kautschuk. Dieser ist für die Produktion von Gummi unerlässlich. Fraunhofer-Forscher nutzen Russischen Löwenzahn, um große Mengen an Naturkautschuk herzustellen. Etwa 40.000 Produkte unseres täglichen L ... mehr

    Künstlicher Kautschuk: So leistungsstark wie aus der Natur

    Naturkautschuk ist insbesondere für Anwendungen wie Hochleistungs-LKW-Reifen bisher unersetzbar. Doch begrenzte Anbauflächen für Kautschukbäume oder der Pilzbefall von ganzen Kautschukplantagen bringen die weltweite Gummiproduktion in Gefahr. Die vier Fraunhofer-Institute IAP, IME, ISC und ... mehr

    Löwenzahn-Kautschuk auf der Straße

    Aus dem Saft des Löwenzahns lässt sich Kautschuk gewinnen. Doch der entscheidende Durchbruch zur industriellen Fertigung gestaltete sich schwierig. Das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME optimierte in den letzten Jahren gemeinsam mit Industrie und Wissensc ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Institut UMSICHT
Mehr über Fraunhofer-Institut ICT
  • News

    Direktgekühlter Elektromotor aus Kunststoff

    Elektromotor und Batterie bilden die zentralen Elemente des elektrischen Antriebsstrangs. Eine hohe Leistungsdichte, ein geringer Bauraum innerhalb des Elektrofahrzeugs und ein hoher Wirkungsgrad spielen eine besondere Rolle, um eine nachhaltige Mobilität zu gewährleisten. Im Kooperationspr ... mehr

    Schnelle spektroskopische Prozessanalytik

    Im globalen Wettbewerb der chemischen Industrie fordern zunehmend dynamische Märkte und Produktzyklen immer kürzere Prozessentwicklungszeiten so-wie flexible und gleichermaßen effiziente Produktionsprozesse. Mit dem kombinierten Einsatz von Mikroverfahrenstechnik und spektroskopischer Proz ... mehr

    Reaktionskalorimetrie in Mikroreaktoren

    Das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie zeigt auf der Achema 2018 die neueste Generation von kontinuierlichen Reaktionskalorimetern, die ein schnelles Screening von thermokinetischen Kenndaten ermöglichen. Kinetische Konstanten und sicherheitsrelevante Daten liegen somit bereits i ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT)

    Unsere Wissenschaftler forschen und entwickeln in den Kernkompetenzen Energetische Materialien, Energetische Systeme, Angewandte Elektrochemie, Umwelt Engineering und Polymer Engineering. Die dadurch gewonnenen Erkenntnisse und Entwicklungen finden in vier Geschäftsfeldern Anwendung: Verte ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Gesellschaft
  • News

    Weltweit erste Herstellung des Materials Aluminiumscandiumnitrid per MOCVD

    Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF haben das bislang Unmögliche geschafft: Es ist ihnen – weltweit zum ersten Mal – gelungen, Aluminiumscandiumnitrid (AlScN) per metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) herzustellen. Bauelemente auf d ... mehr

    3D-gedruckte Optiken für individualisierte Massenproduktion

    Individualisiert gefertigt und trotzdem tauglich für die Massenproduktion? Im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »Go Beyond 4.0« soll dieser scheinbare Widerspruch beseitigt werden. Im Teilbereich Beleuchtungsoptiken arbeiten die beiden Fraunhofer-Institute für Silicatforschung ISC und für ... mehr

    Keramische Technologien für hocheffiziente Power-to-X-Prozesse

    Die rasche Reduzierung von CO2-Emissionen ist weltweit eine der dringendsten und herausforderndsten Aufgaben unserer Zeit. Neben der Strategie, CO2-Emissionen zu vermeiden, gibt es bereits Technologien, um unvermeidbares CO2 in wertvolle Produkte umzuwandeln. Doch diese sogenannten Power-to ... mehr

  • Videos

    Effektive Abwasserreinigung durch Nanofiltration

    Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen, mit denen erstmalig 200 Dalton kleine Moleküle abtrennbar sind. Dieses Video zeigt, dass sich hiermit auch Industrie-Abwässer effizient reinigen lassen.Dr. rer. na ... mehr

    Flüssigkristalle als Schmierstoffe

    Schmierstoffe sind fast überall im Einsatz – in Motoren, Produktionsmaschinen, Getrieben, Ventilen. Obwohl sie in nahezu allen Maschinen für einen ruhigen Lauf sorgen, gab es auf diesem Gebiet in den vergangenen beiden Jahrzehnten keine grundlegenden Innovationen. Das Fraunhofer-Institut fü ... mehr

    Briefkontrolle mit Terahertz-Wellen

    Bislang ist es recht aufwändig, Briefe sicher und zuverlässig auf gefährliche Inhaltsstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen hin zu untersuchen. Abhilfe könnte ein neuer Terahertz-Scanner schaffen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Kaiserslautern und der Hüb ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

    Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 59 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 17 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,5 Mrd Euro. Davon erwir ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.