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 Prozessparameters 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 Vorliegen eines guten Mischverhaltens innerhalb des SBCR führt dabei zu hohen CO-Umsetzungsraten als auch zu hohen Wärmeübertragungsraten, wodurch isotherme Bedingungen entlang des Reaktors erreicht werden. Diese SBCR-Technologie wurde im Jahr 2016 im 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 Fischer-Tropsch-Synthese.

Synthese aus Methanol (Alkohol):

Die BEST GmbH und die TU Wien haben von 2010 bis 2016 auf dem Gebiet der Mischalkoholsynthese geforscht und dabei Kenntnisse über den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Betrieb einer alkoholbasierten Syntheseanlage gesammelt. Als Versuchsaufbau dienten eine einfache Gasreinigungsanlage (hauptsächlich bestehend aus Gaswäschern und/oder Dampfreformierungsanlage) und ein Festbettsynthesereaktor.

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

Das COMET-Forschungsprojekt zielt darauf ab, diese innovativen Technologien (Vergasung von Reststoffen, FTS und Alkoholsynthese) in einem Projekt zu kombinieren, um die Grundlage für die Einführung von synthetisch 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.

Folgende Ziele werden mit dem Forschungsprojekt verfolgt:

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