Veredelung von Pyrolyseölen

Federführendes Institut HF Institut für Holzforschung

Upgrading

Entwicklung eines kombinierten Verfahrens zur Veredelung von Pyrolyseöl mit biogenen Alkoholen und Wasserstoff

Weltweit fahnden Forscher und Ingenieure nach optimalen Verfahren, chemische Grundstoffe und Treibstoffe aus Biomasse zu erzeugen. Pyrolyseöle sind dabei eine wichtige Zwischenstufe. Sie müssen veredelt werden, um Treibstoffe zu gewinnen. In unserem Projekt untersuchen wir, ob das Verestern und die Acetalbildung sowie die anschließende Behandlung mit Wasserstoff das leisten kann.

Hintergrund und Zielsetzung

Ziel des Projekts ist, aus rohem Pyrolyseöl ein Produkt mit deutlich verbesserten Eigenschaften zu erzeugen. Es soll sowohl für eine motorische Nutzung taugen - und besser in Raffinerien zu verarbeiten sein - als auch zur Quelle für Basischemikalien (Aromaten, Cycloalkane). Säuregehalt, Wasseranteil und Viskosität von Pyrolyseölen wollen wir dabei vermindern, den Heizwert und die Lagerstabilität merklich erhöhen. Bei der Aufbereitung soll ein möglichst hoher Anteil der primär in der Biomasse vorhandenen Energie erhalten bleiben. Damit könnten wir einen signifikanten Beitrag leisten, bei den flüssigen Brenn- und Kraftstoffen 60 % der Treibhausgase einzusparen. Für trockene, biogene Reststoffe aus Land- und Forstwirtschaft ergäbe sich ein langfristiger Absatzmarkt.

Vorgehensweise

Wir erproben Katalysatoren in Batch- und kontinuierlichen Versuchen. Dabei setzen wir kommerzielle Katalysatoren ein, Muster beziehen wir aus der Industrie. Durch Variation der Parameter Zeit und Druck soll vor allem deren mechanische Langzeitstabilität und Aktivität erprobt werden. Wir wollen eine kontinuierliche, mehrstufige Hydrieranlage aufbauen und betreiben, Produkte charakterisieren und Massenbilanzen aufstellen.

Unsere Forschungsfragen

Können Pyrolyseflüssigkeiten für Treibstoffe so veredelt werden, dass sie sich in einen herkömmlichen Raffinerieprozess einschleusen lassen?

Ergebnisse

Das Gesamtziel des Vorhabens bestand in der Verbesserung der Eigenschaften von Pyrolyserohölen für die Erzeugung von Basischemikalien oder die motorische Nutzung. Hierzu wurden die Einflüsse einer Veresterung bzw. Acetalbildung und einer Wasserstoffbehandlung auf die Eigenschaften der Öle untersucht. Diskontinuierliche Screeningversuche mit Variation der Reaktionsbedingungen sowie des Katalysatormaterials bildeten die Grundlage für den Bau und den Betrieb einer kontinuierlichen, mehrstufigen Versuchsanlage. Die Ergebnisse zeigen, dass die Anteile an Wasser und Säuren der Pyrolyseöle aus Buchenholz und Gerstenstroh mittels Veresterung unhd Wasserstoffbehandlung effektivb reduziert werden können. Gelangen Übergangsmetallkatalysatoren zum Einsatz, so können die Anteile an niedermolekularen Substanzen, v.a. Benzole und Phenole erhöht werden. Somit konnten Intermediäre aus Pyrolyseöl erzeugt werden, welche in bereits bestehende Prozessrouten der chemischen Industrie integriert werden können.