Holzabfälle können zur Energieumwandlung nicht nur verbrannt, sondern auch vergast werden. Das dabei entstehende Gas wird üblicherweise zur Umwandlung in Strom und Wärme eingesetzt. Es kann aber auch höherwertig in der chemischen Industrie verwendet werden. Eine Versuchsanlage, die das Gas zu Alkoholen synthetisiert, hat das K1-Kompetenzzentrum "Bioenergy 2020+" entwickelt und erprobt.
Die Forscher aus Güssing, Graz und Wien setzen bei ihrer Anlage auf ein Verfahren namens Gemischte-Alkohol-Synthese. Es folgt im Anschluss an die sogenannte Zweibett-Wirbelschicht-Dampfvergasung der Biomasse, wie Matthias Binder vom Standort Güssing des K1-Kompetenzzentrums " Bioenergy 2020+" gegenüber der APA berichtete. In Zukunft sollen jegliche regional verfügbaren biogenen Abfälle als Rohstoff dienen.
"Bei dieser Art der Vergasung wird die Biomasse wie beispielsweise Hackschnitzel thermochemisch in ein Gas umgewandelt. Das Besondere dabei ist, dass die Vergasung selbst ohne Luft, sondern mit Wasserdampf durchgeführt wird", schilderte Binder. Dadurch sei das Gas frei von Stickstoff und damit auch sehr gut für nachfolgende Synthesen geeignet. "Hier forschen wir an verschiedenen Synthesen, um das Holzgas stofflich nutzbar zu machen", führte der Projektleiter aus.
Umwandlung in Alkohole
Einer dieser Wege ist die Gemischte-Alkohol-Synthese, deren Verfahren jedoch noch immer in Entwicklung ist. Vereinfacht dargestellt wird dabei das Holzgas konditioniert, auf Betriebsdruck komprimiert und anschließend in den Reaktor geleitet und in Alkohole umgewandelt. "In unserem Fall sind die hauptsächlich gebildeten Alkohole Methanol, Ethanol und Propanol, in deutlich kleineren Anteilen auch Butanol, Pentanol und Hexanol", schilderte der Forscher. Die Alkohole kondensieren, werden als flüssiges Produkt abgezogen und können in der chemischen Industrie als Ausgangsstoff genutzt werden.
Methanol beispielsweise sei eine der mengenmäßig weltweit am meisten hergestellten Grundchemikalien. Aktuell werde es jedoch fast ausschließlich fossil, aus Erdgas, hergestellt. "Auf Methanol als Einsatzstoff bauen viele weitere Synthesen auf", ergänzte Binder. So würden jährlich rund 70 Millionen Tonnen Methanol eingesetzt, umriss der Forscher das Potenzial, das in dem Syntheseverfahren steckt.
Die Holzgasanlage im industriellen Maßstab, die das Holzgas in einem Gasmotor nutzt um Strom und Wärme zu erzeugen, bestand in Güssing bereits. Zusätzlich wurde eine Versuchsanlage zur Gemischte-Alkohol-Synthese errichtet. Diese verarbeitet einen kleinen Teil-Gasstrom vom Vergasungs-Kraftwerk. Durch den Einsatz eines speziellen Katalysators, der von einem Projektpartner aus der Wirtschaft zur Verfügung gestellt wurde, gelang es, die Synthese unempfindlich gegenüber Schwefel und anderen Katalysatorengiften zu machen. "Das vereinfacht die Gasreinigung vor der Synthese deutlich", schilderte Binder.
Langzeitversuch mit repräsentativen Ergebnissen
Das Forscherteam hat einen Langzeitversuch mit über 1.000 Betriebsstunden in der burgenländischen Versuchsanlage durchgeführt. Dabei hat der Katalysator rund 1.500 Liter Gas pro Stunde verarbeitet. "Durch das Verarbeiten des echten Holzgases mit allen Verunreinigungen, Störstoffen und betriebsbedingten Schwankungen, konnten wir sehr belastbare und für zukünftige industrielle Einsätze repräsentative Ergebnisse produzieren", blickte Binder zurück. Das zweijährige Projekt wurde von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG unterstützt, wissenschaftliche Partner waren die TU Wien und die TU Graz.
Der kalifornische Projektpartner hat - basierend auf den Erkenntnissen des Langzeitversuchs - eine optimierte Pilotanlage in Betrieb genommen, die nun bereits um etwa den Faktor sieben größer ist. Mit den Forschungsergebnissen, den Informationen im Langezeitverhalten sowie der sukzessiven Maßstabsvergrößerung der Anlagen sei nun "eine fundierte Wissensbasis geschaffen, um diese Technologie weiter in Richtung industrieller Einsatz voranzutreiben", zeigte sich Binder überzeugt.
Es sei allerdings noch weitere Forschung erforderlich. Nun benötige man vor allem "viel Hirnschmalz, gutes Sitzfleisch und natürlich die äußeren Rahmenbedingungen, um unsere Forschung weiter vorantreiben zu können", wie Binder schloss. Aktuell fänden Gespräche über die Fortsetzung in einem Nachfolgeprojekt statt.
(APA/red, Foto: APA/APA (AFP))
