Die Erzeugung von Synthesegas und die nachgelagerte Produktion von Treibstoffen und Chemikalien über Syntheseprozesse stellt eine vielversprechende technologische Kombination dar, die maßgeblich zu einer Defossilisierung der Sektoren der Energiewirtschaft, des Transportwesens und der chemischen Industrie beitragen kann. Dabei stellt im speziellen die Bereitstellung von erneuerbaren Flugkraftstoff (SAF) ein Schlüsselelement dar, um den CO2-Fussabdruck des Transortsektors wesentlich zu verringern. Im Rahmen vom COMET Projekt Green Fuel and Chemicals kommen zwei technologische Pfade zum Einsatz: Die Fischer-Tropsch- und die Alkoholsynthese. Beide Verfahren können je nach Katalysator und eingesetzten Prozessparametern Synthesegas (durch Gaserzeugung), eSynthesegase (aus der Elektrolyse) sowie H2 und CO2 direkt am Katalysator (Eisenkatalysator bei der FT-Synthese notwendig) umsetzen.

Fischer-Tropsch-Synthese (FTS):

Die Umwandlung von H2- und CO in eine breite Produktpalette mit Kohlenwasserstoffkettenlängen von C1 bis zu mehr als C60 wird mithilfe eines Slurry Bubble Column Reactor (SBCR) erzielt. In diesem SBCR sind die Katalysatorteilchen in einer flüssigen Wachsphase suspendiert, und die Gasblasen, die von unten über eine Gasverteilerplatte in den SBCR eintreten, halten den Katalysator in Schwebe. Das gute Mischverhalten innerhalb des Reaktors führt zu hohen CO-Umsetzungsraten als auch zu hohen Wärmeübertragungsraten, wodurch isotherme Bedingungen entlang des Reaktors erreicht werden. Die SBCR-Technologie wurde im Jahr 2016 auf einen Pilotmaßstab weiter vergrößert, um ein Fass (~159 Liter) pro Tag an FT-Produkten zu erhalten. Im Jahr 2021 startete der Projektpartner KIT seine Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der direkten CO2-Nutzung über die FT-Synthese

Methanol (Alkohol) Synthese:

BEST und die TU Wien haben von 2010 bis 2016 auf dem Gebiet der Gemischten Alkoholsynthese geforscht und dabei Kenntnisse über den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Betrieb einer alkoholbasierten Syntheseanlage gesammelt. Als Versuchsaufbau dienten eine einfache Gasreinigungsstrecke (hauptsächlich bestehend aus Gaswäschern und/oder Dampfreformierungsanlage) und einem Festbettsynthesereaktor mit angeschlossener Produktabscheidung.

Gaserzeugung mit Reststoffen:

Im Jahr 2021 begann BEST mit eigenen Forschungsaktivitäten im Bereich der Vergasung von Reststoffen und Abfallfraktionen unter Verwendung der neuesten verfügbaren DFB-Gaserzeugungstechnologie, die vom wissenschaftlichen Partner TU Wien entwickelt wurde.

Zusammenführung im Forschungsprojekt:

Das COMET-Forschungsprojekt zielt darauf ab, diese innovativen Technologien (Gaserzeugung aus Reststoffen, Fischer-Tropsch Synthese mit einem SBCR und die Alkoholsynthese) in einem Projekt zu kombinieren, um die Grundlage für die Einführung von synthetischem paraffinhaltigem Kerosin (SPK) zu schaffen. Nebenprodukte wie z.B. Olefine, Wachse und Alkohole können als Einsatzstoffe in der chemischen Industrie verwendet werden und somit die Rentabilität der gesamten Prozesskette weiter erhöhen.

Aus den vorgehenden Ausführungen wurden folgende Hauptziele für das gegenständliche Forschungsprojekts abgeleitet:

• Untersuchung der wirtschaftlichsten Option bzw. Weges für die Herstellung von SAF und Chemikalien (unter Verwendung von Biomasserückständen, Abfällen, CO2 oder einer Kombination davon)
• Die Bestimmung technisch geeigneter und in ausreichender Menge verfügbarer Ausgangsstoffe
• Nachweis der Realisierbarkeit der SBCR-Technologie für den Einsatz in großem Maßstab
• Die Demonstrierung eines Alcohol-to-Jet (AtJ)-Prozesses von Reststoffen über Alkohole zu SAF
• Sowie die Sicherstellung der Übereinstimmung der verwendeten Prozessketten mit dem internationalen ASTM-Standard