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Alternativer Kraftstoff aus Bergedorf

In den vergangenen zwölf Jahren hat ein Forschungs-Team aus der Verfahrenstechnik um Prof. Dr.-Ing. Thomas Willner am Campus Life Sciences ein Verfahren für die Erzeugung alternativer Kraftstoffe entwickelt. Dieses kann auf Alt-Fette sowie auf Kunststoffabfälle angewendet werden und bildet außerdem die Grundlage für ein echtes chemisches Kunststoff-Recycling.

Studierende mit Professor im Life-Sciences-Labor

Prof. Thomas Willner mit seinem Team im Labor

Mit dem neuen Verfahren „READi TM “, das nun mit dem ausgegründeten Unternehmen NEXXOIL an den Markt gebracht wird, können erstmals alternative Kraftstoffe oder Recycle-Kunststoffe zu niedrigen Produktionskosten und mit hohem CO2-Einsparpotenzial hergestellt werden. Wir haben die Testanlage am Campus Bergedorf besichtigt und sie uns vom leitenden Wissenschaftler, Prof. Willner, erklären lassen.

Prof. Dr. Ing. Thomas Willner möchte noch schnell in die Mensa, um etwas zu Mittag zu essen. Gerade hat er mit seiner Kollegin aus der Verfahrenstechnik, Prof. Dr. Anika Sievers, vier Personen aus Neuseeland vor dem Haupteingang am Life Sciences Campus in Bergedorf verabschiedet. Die Expert*innen für Transport und Energieversorgung aus Übersee hatten eine Rundreise gemacht und sich seine Testanlage am Standort Bergedorf angeschaut: einen 200 Liter fassenden Modell-Reaktor, der im laufenden X-Energy-Projekt READi-PtL Altfette des Projektpartners, die Entsorgungsfirma KBS, im sogenannten Crack-Verfahren in synthetischen Kraftstoff umwandeln wird. Im Folgeprojekt KLIMAKRAFT soll der Reaktor auf die Verarbeitung von Kunststoffabfall zu chemischen Grundstoffen umgerüstet werden. Aus diesen können dann neben Kraftstoffen auch wieder neue, sogenannte chemisch recycelte Kunststoffe hergestellt werden.

Das Crack-Verfahren an sich, so Thomas Willner, ist nicht neu und werde seit Jahren angewendet. Doch er und sein Team haben es weiter optimiert, so dass die Umwandlung von organischen* Abfällen nun ohne die Zugabe von Katalysatoren erfolgt. „Das Weglassen der Katalysatoren ist ein Durchbruch im Verfahren, das READi TM genannt wird. „READi“ steht für die Kombination aus Reaction und Distillation. Wir möchten es jetzt in einem nächsten Schritt im großen Stil mit einer 2000-Liter-Anlage erproben, die auch für die industrielle Produktion geeignet wäre“, so Prof. Willner.

Die Anlagen kommen nun zum Abfall, nicht umgekehrt.

Prof. Thomas Willner, Leiter der Forschungsgruppe Verfahrenstechnik

Crack-Verfahren ohne Katalysatoren ist günstiger und praktikabler
Vorher wurde im Forschungsteam von Prof. Willner mit Katalysatoren gearbeitet. Es zeigte sich aber, dass diese schnell deaktiviert, also unbrauchbar wurden, wenn die anfallenden Abfälle verunreinigt sind. Das war der Ansporn, etwas Neues zu entwickeln. Das Ziel: Der Verflüssigungsprozess sollte wirtschaftlicher und in der Anwendung deutlich praktikabler sein. Mit öffentlichen Mitteln und privaten Förderern forschte das Team um Prof. Willner deshalb an einem neuen Crack-Verfahren, das ohne die hochempfindlichen Katalysatoren auskommt. Die Betriebskosten des Verfahrens sollten dabei so weit gesenkt werden, dass die Abfälle in kleinen dezentralen Anlagen ökonomisch verarbeitet werden können.

„Die Anlagen kommen nun zum Abfall, nicht umgekehrt“, sagt Prof. Willner. Der aus dem Reaktor gewonnene synthetische Kraftstoff muss am Ende noch mit ein wenig Wasserstoff nachbehandelt werden, damit er normgerecht wird. Dieser kann aus regenerativen Energiequellen gewonnen werden, wie es das CC4E am Energie-Campus bereits unternimmt. „Hier ist auch die Schnittmenge zu unserer Arbeit“, erläutert der Wissenschaftler. Denn: Um die CO2-Neutralität des Kraftstoffes zu gewährleisten, müsse auch der Wasserstoff CO2-neutral gewonnen werden. Und das gelingt zum Beispiel mit Energie aus Windkraftanlagen, die in Form von Wasserstoff zwischengespeichert wird. „Mit der Zugabe eines Wasserstoffes aus regenerativen Energiequellen können wir die vollkommene CO2-Neutralität erreichen“, sagt Willner. „Glücklicherweise benötigen wir nur wenig Wasserstoff, im Vergleich zu den konventionellen katalytischen Verfahren ist es nur etwa die Hälfte.“ Für diesen klimaneutral hergestellten synthetischen Kraftstoff besteht aktuell ein hoher Bedarf, weil die Beimischungsquoten der sogenannten E-Fuels zu herkömmlichen Kraftstoffen in den nächsten Jahren sukzessive steigen werden.

Mit dem Verfahren könnten globale Abfallprobleme gelöst werden
Außerdem sind noch viel weitreichendere Anwendungsfälle denkbar: So könnte ein Beitrag zur Lösung dringender globaler Abfallprobleme wie zum Beispiel Plastikmüll im Ozean geleistet werden. Zum einen könnten beispielsweise Kleinanlagen auf Schiffen montiert werden, die direkt vor Ort aus dem Ozean geborgenes Plastik in sauberes hochwertiges Öl umwandeln zur Rückführung in den Wertstoffkreislauf. Zum anderen könnte mit solchen Anlagen an Land ein Anreiz geschaffen werden, Plastikabfälle nicht mehr in Flüsse zu werfen, wie es in vielen Ländern leider noch geschieht, sondern vor Ort dezentral gewinnbringend in Produkte aufzuarbeiten. „Darin liegt eine gewisse Hoffnung, dass wir auf diese Weise zumindest den größeren Plastikmüll wieder aus den Weltmeeren herausbekommen und dazu beitragen, dass kein neuer Abfall in Flüsse geworfen und zum Ozean transportiert wird,“ erklärt Willner.
 
Solange der synthetische Kraftstoff oder der Recycle-Kunststoff in einem geschlossenen Kreislauf verbleiben, handelt es sich um eine komplett CO2-neutrale Produktion. „Wir haben so viel Müll als Rohstoff vorliegen, dass wir uns die kommenden Jahre mit genügend Kraftstoff daraus versorgen könnten und so unabhängig von Ländern werden, die uns fossile Brenn- und Kraftstoffe liefern. Bestehende Gas- und Ölfelder müssten gar nicht weiter angefasst und ausgebeutet werden, wie es derzeit in der Diskussion ist,“ so der Forscher.

Wir können mit dem neuen Verfahren sofort wirksamen Klima- und Umweltschutz flächendeckend realisieren – auch in der vorhandenen Flotte mit alten Autos.

Prof. Thomas Willner

Synthetische CO2-neutrale Kraftstoffe – ein wichtiges Element im Energiemix
Bei so viel Optimismus bleibt die Frage, warum die Politik noch nicht auf dieses neue Verfahren aufmerksam geworden ist und es unterstützt. „Die Politiker*innen haben in den letzten Jahren vor allem die E-Mobilität gefördert und den Verbrenner-Motor mehr oder weniger totgeredet. Für Verbrenner gibt es daher keine politische Lobby, hier wird auf den Switch zur Elektromobilität gesetzt. Und nun komme ich und sage, wir müssen gar nicht switchen, sondern wir können das vorhandene System, unsere Verbrenner-Motoren und die Infrastruktur einfach weiternutzen und mit unserem synthetischen Kraftstoff fahren. Das ist schwer zu vermitteln und stößt auf Widerstand, obwohl die Vorteile auf der Hand liegen. Denn auch die Ressourcen-Effizienz wäre deutlich besser, die Autos wären billiger, die Arbeitsplätze im mittelständischen Automobilzulieferbereich blieben erhalten und es würden sehr viele neue Arbeitsplätze zusätzlich entstehen.“

Laut dem Forscher*innen-Team fahren Verbrenner-Motoren mit einem reinen synthetischen Kraftstoff, ohne eine weitere Beimischung von Kraftstoff aus fossilem Brennstoff, nicht nur vollständig CO2-neutral. Die Verbrennung verläuft auch sehr sauber, insbesondere geruchsfrei und rußarm: „Damit können wir sofort wirksamen Klima- und Umweltschutz flächendeckend realisieren – auch in der vorhandenen Flotte mit alten Autos.“  Willner beziffert das Potenzial der schon vorliegenden konkreten Projektanfragen für Produktionsanlagen inzwischen auf 80 Millionen Euro, was belegt, dass hier eine große Zukunft in der Kraftstoffversorgung gesehen wird. „Wir forschen seit vielen Jahren an diesem Verfahren, und haben bislang noch keinen Cent damit verdient. Viele private und öffentliche Förderer haben an uns geglaubt und uns mit insgesamt über zwei Millionen Euro unterstützt. Dies hat auch zur Ausgründung der Firma NEXXOIL geführt, die die Patente auf das Verfahren erworben hat. Die meisten der Mitarbeiter*innen haben zuvor an der HAW Hamburg studiert – überwiegend Verfahrenstechnik. Die Firma ist also ein Eigengewächs“, sagt Prof. Willner. 

Auch wenn es bislang noch keine politische Lobby für diese Art der Kraftstoffproduktion gibt, glauben er und sein Team fest an ihre Sache. Prof. Willner: „Wie gefährlich die Abhängigkeit von öl- und gasliefernden Staaten ist, zeigt uns gerade die aktuelle Krise mit Russland. Das hat in jedem Fall das Bewusstsein verändert. Das Umrüsten auf reine E-Mobilität ist dazu sehr teuer und schafft neue Abhängigkeiten, insbesondere von China bei Ressourcen wie Kupfer, Nickel, Lithium, Kobalt und seltene Erden für Batterien und neue Elektro-Infrastruktur. Am Ende sollte es einen vernünftigen Mix aus unterschiedlichen Mobilitätsformen geben, der auf die Straße kommt.“

„Organisch“ ist ein chemischer Fachbegriff und betrifft alle kohlenstoffhaltigen Moleküle, sowohl biogene wie pflanzliche und tierische Materialen als auch Kunststoffe bzw. Plastik.

Text: Katharina Jeorgakopulos / Maren Borgerding

Weitere Informationen:
Zum Projekt X-Energy: READi-PtL

Website NEXXOIL

 

Kontakt

Fakultät Life Sciences
Department Verfahrenstechnik
Prof. Dr.-Ing. Thomas Willner
Leitung der Forschungsgruppe Verfahrenstechnik
Tel.: +49 40 428 75 6247 / +49 40 7600547
thomas.willner (@) haw-hamburg.de

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