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E-Fuels: Erste Produktion von Oxymethylenether in industrienaher Umgebung in Europa kann gebaut werden

© ASG© ASGFreiburg - Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE) arbeitet zusammen mit Industriepartnern an der Skalierung der Produktion von synthetischen Kraftstoffen. Eine neue Anlage im Technikumsmaßstab könnte die Basis für die industrienahe Produktion von Oxymethylenether (OME) sein.

Während bei PKWs der Trend zu Elektrofahrzeugen geht, werden im Schwerlast-, Schiffs- und Flugverkehr sowie im stationären Betrieb noch länger und verbreitet Flüssigkraftstoffe zum Einsatz kommen. Dabei können OME als E-Fuels dem Dieselkraftstoff beigemischt und im Dieselmotor verwendet werden und die Ruß- und Stickoxid-Emissionen von Dieselmotoren deutlich senken. Bei nachhaltiger Herstellung aus erneuerbar betriebener Wasserelektrolyse und abgeschiedenem CO2 in einem Power-to-Liquid-Verfahren können OME die Well-to-Wheel-CO2-Emissionen gegenüber fossilem Diesel bis zu 86 Prozent reduzieren. Wissenschaftler von Fraunhofer ISE haben zusammen mit Partnern ein Verfahren entwickelt, das die Herstellung von OME in einem industriellen Maßstab ermöglicht.

COMET-Prozesskonzept löst Problem des Wassermanagements
Mit Oxmethylenether können die Ruß- und Stickoxid-Emissionen von Verbrennungsmotoren deutlich gesenkt werden. Eine Hürde für die großindustrielle OME-Herstellung war bislang das Wassermanagement im Syntheseprozess. Im Projekt „COMET- Clean OME Technology“ haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und Chemcom Industries B.V. sowie die ASG Analytik AG eine technische Lösung entwickelt, die einen OME-Produktionsprozess im Industriemaßstab ermöglicht.

Gemeinsam arbeiten die Partner an einem Verfahren, das auf einen effizienten OME-Syntheseschritt mit Methanol und konzentriertem Formalin als Ausgangsmaterial setzt. Das zum Patent angemeldete COMET-Konzept konzentriert sich auf die Entfernung des Wassers nach der OME-Synthese in einer Reaktivdestillationskolonne und löst so das Problem des Wassermanagements. Durch die Positionierung und Betriebsbedingungen der Reaktivdestillationskolonne sind deutlich höhere Umsätze und Selektivitäten in der OME-Synthese möglich, was zu Effizienzsteigerungen führt. Nach dem Proof-of-Concept des Verfahrens Anfang 2021 demonstrierte das Projektteam den integrierten Prozess im Sommer 2021 erfolgreich im Technikumsmaßstab. Dafür kam eine neu entwickelte COMET-Laboranlage zum Einsatz, die mit einer industriellen Pilotanlage für die Reaktivdestillation und Produktreinigung gekoppelt ist. Die ersten ca. 250 Liter OME-Produkt in einer industriellen Umgebung erreichten eine normgerechte OME-Endproduktqualität

Erste europäische Produktionsanlage soll in den Niederlanden gebaut werden
Durch die Verwendung skalierbarer Komponenten kann ein OME-Produktionsprozess mit dem COMET-Konzept auch in großem Maßstab realisiert werden. Die Technologie kann in die bestehende Infrastruktur integriert werden, wobei nur Methanol und handelsübliches Formaldehyd als Ausgangsmaterial verwendet werden. „Weitere Vorteile sind die geringere Komplexität des Prozesses im Vergleich zum Stand der Technik und die potenziell hohe Gesamtenergieeffizienz des Verfahrens“, so Franz Mantei, Mit-Erfinder des COMET-Prozesses und Doktorand in der Gruppe Power-to-Liquids am Fraunhofer ISE.

Fraunhofer ISE, ASG und Chemcom planen die erste europäische OME-Produktionsanlage im niederländischen Delfzijl im Maßstab von ca. 1 t/h auf Basis des COMET-Konzepts. Sie soll als Referenzanlage für die weitere Hochskalierung bei einem erfolgreichen Markteintritt genutzt werden. Die ASG arbeitet zudem an der Entwicklung einer umfassenden OME-Vornorm und entsprechenden Analysemethoden für eine Zertifizierung. „Eine sauberere und vor allem stabile Produktqualität ist für die Marktetablierung sehr wichtig“, betont Dr. Thomas Wilharm, Vorstandsvorsitzender der ASG.

ASG und Chemcom arbeiten zudem an einer vollständigen REACH-Zulassung für die Bereitstellung von OME in großem Maßstab. Mit dem COMET-Prozess ist dafür nun auch die technologische Grundlage gelegt, so Fraunhofer ISE.

Das Projekt COMET wurde durch einen Beitrag des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung ermöglicht und vom Samenwerkingsverband Noord-Nederland (SNN) durchgeführt.


© IWR, 2022


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29.04.2022

 



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