Das Projekt verfolgt das Ziel, Prozesse zur Herstellung eines innovativen und umweltgerechten Flugkraftstoffes, welcher die Anforderungen an einen Jet A1- Kraftstoff gemäß ASTM D 1655 erfüllt, hinsichtlich ihrer Energieeffizienz, den Herstellungskosten sowie einer deutlichen Minimierung von Treibhausgasemissionen durch die innovative Verknüpfung der Syntheseschritte in Mikrokanalreaktoren und Einsatz leistungsfähiger Katalysatoren zur Prozessreife zu bringen. Es werden Untersuchungen und Testungen von geeigneten Katalysatoren für die Fischer-Tropsch-Synthese (FTS) und den Hydrocracking-Schritt (HCR) durchgeführt. Basierend auf einem umfangreichen Screening werden geeignete Materialkombinationen identifiziert und deren Umsatzraten und Performance mit am Markt verfügbaren kommerziellen Katalysatoren verglichen. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung und Testung von Mikrokanalreaktoren in Einzelanfertigung. Die Herstellung der Reaktormodule erfolgt im 3D-Druck und anschließender Beschichtung. Diese sind die Basis für einen innovativen Hybridkatsator/Mikrokanalreaktor um eine Synthesegasumwandlung in einer Einheit durchzuführen.

Ziele

Für das Projekt leiten sich folgende Zielsetzungen ab:
1. die Entwicklung eines innovativen Mikrokanalreaktors (MCR) und Überführung in den Pilotmaßstab in dem sowohl das FTS Verfahren als auch den HC-Prozess integriert sind. Damit wird eine deutliche Reduzierung der für den Prozess notwendigen Reaktionsräume ermöglicht. Bereits in Laborversuchen konnte die Konvertierung von Synthesegas zu einem Flugkraftstoff (Hauptbestandteile Alkane C10 - C11, Dichte 0,8 g/L) mit einem Umwandlungsgrad von 72 % realisiert werden (Li at al 2018, Nature Catalysis 1, 787-793)

2. Aufbau und Implementierung sowie Testbetrieb des Reaktors in einer relevanten Umgebung (Vergasungsanlage, Biogasanlage), um das Verfahren hinsichtlich seiner Stabilität, Einsatzstoffflexibilität und Robustheit unter realen Bedingungen zu bestätigen, zu testen, und zu validieren.

Maßnahmen

BTU Cottbus-Senftenberg, FG Prozess- und Anlagentechnik

AP 1 – Synthese und Optimierung hybrider FTS/HC-Katalysatoren Identifikation und Optimierung multifunktionaler Hybridkatalysatoren für FTS und HC
AP 2 – Entwicklung, Konstruktion und Testung Mikrokanalreaktoren
AP 3 – Installation und Integration der Validierungsmodule
AP 4 – Technische, wirtschaftliche und ökologische Bewertung des Prozesses

S+B Service und Betrieb GmbH

AP 1 – Datenerfassung Zusammensetzung von Syngas, in Abhängigkeit von der Gewinnung
AP 2 - Aufbau und Testung von Modulen zur Bereitstellung von Synthesegas
AP 3 – Überführung und Einbindung Demonstratoreinheit in den vorhandenen Gesamtprozess, Integration in Prozessleitsystem
AP 4 - Technische, wirtschaftliche und ökologische Bewertung des Prozesses

Schwerpunkte

BTU Cottbus-Senftenberg, FG Prozess- und Anlagentechnik

AP 1 - Screening, Charakterisierung, Synthese, Einfluss von Verunreinigungen, Stabilitäts- und Regenerationsstudien
AP 2 – umfangreiches Screening zur Funktionalität der Katalysatoren, Entwicklung Moduldesign und Überführung in Demonstratoreinheit
AP 3 – Testung und Validierung des Prozesses hinsichtlich Qualität und Quantität der erzeugten Produkte sowie der Effizienz des Prozesses
AP 4 – Prozessdarstellung und Modellierung, technisch-ökonomische und ökologische Bewertung

S+B Service und Betrieb GmbH

AP 1 - Aufbau Gasentnahme für kontinuierliche Zuführung zur Demonstratoreinheit, Gasentnahme, Gasanalyse
AP 2 - Aufbau und Einbindung der Module zur Synthesegasbereitstellung, Anpassung und Kopplung mit Modul Mikrokanalreaktoren
AP 3 – Koordination, Durchführung Aufbau, Überwachung Prozessbedingungen, Integration in Prozessleitsystem
AP 4 – Kostenanalyse und ökologische Bewertung in Abhängigkeit des Einsatzes verschiedener Gärrestsubstrate/ Syngaserzeugungspfade