Wie sie genau wird, die automobile Zukunft, das weiß niemand. Zwei Dinge sind in jedem Fall sicher: Alternative Antriebe und Brennstoffe werden eine stärkere Rolle spielen. Und: Verbrennungsmotoren bleiben kurz- bis mittelfristig dominant. Die Frage nach alternativen Antrieben bzw. Treibstoffen hat bisweilen eine politische Dimension.

Unbestritten ist in der Diskussion, dass Alternativen zum teurer werdenden Rohöl als Energiequelle für die Mobilität benötigt werden. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung gelang nun durch die Erfindung eines Verfahrens, das sich die Begleitprodukte der Erdölförderung zunutze macht. In Zusammenarbeit zwischen CAC und der TU Bergakademie Freiberg entstand eine Versuchsanlage, die es ermöglicht, aus Erdölbegleitgasen, die sonst bei der Lagerung von Erdöl ungenutzt abgebrannt werden, qualitativ hochwertiges Benzin zu gewinnen.

Direkte Syngasabschöpfung
Mit der neuen Technologie wird das Gas direkt am Förderloch in transportfähiges Benzin verwandelt und weiter genutzt. Zudem reduziert sie CO2-Emissionen, von denen aktuell durch die Verbrennung des Gases weltweit 100 bis 150 Millionen Tonnen pro Jahr entstehen. Tatsächlich könnte man mit der Verwertung der Erdölbegleitgase den Energiebedarf Deutschlands für ein komplettes Jahr decken. - Positiver Nebeneffekt ist, dass die Umwelt geschont wird.

Ungenutzte Ressourcen
Im Jahr 2010 betrug die Weltjahresförderung an Erdgas einschließlich Erdölbegleitgas rund 4 Billionen Kubikmeter. Neben 483 Mrd. Kubikmeter pro Jahr für die Re-Injizierung, die dem Aufrechterhalten des Lagerstättendrucks bei der Erdölförderung dient, blieben weitere 120 Milliarden Kubikmeter pro Jahr ungenutzt, die als Erdölbegleitgas entweder unter CO2- Freisetzung abgebrannt oder aber direkt abgelassen wurden.

Ein Abtransport der Erdölbegleitgase per Pipeline ist bei abgelegenen Lagerstätten wirtschaftlich nicht realisierbar. Hier bietet sich ihre Vor-Ort-Umwandlung in Flüssigprodukte, wie synthetische Kraftstoffe oder Chemierohstoffe, an. Dies ist ebenso für Länder, die große Erdgas- und keine oder nur geringe Erdölvorkommen besitzen, interessant. Diese große Menge an ungenutztem Erdölbegleitgas könnte in der Zukunft in hochwertiges Benzin umgewandelt werden.

Der STF-Prozess im Detail
„Die Umwandlung von Erdölbegleitgasen in Benzin nennt sich ‚Syngas-to-fuel' - kurz STF. Der STF-Prozess ist eine technologische Weltneuheit und patentiert", berichtet Dr. Mario Kuschel, Leiter Verfahrenstechnik bei CAC. Der Prozess basiert auf einer neuen Kombination von verschiedenen Prozessparametern.

Neben der Nutzung eines speziell entwickelten Katalysators ist es vor allem die konstruktive Umsetzung der Wärmeübertragung, die den Prozess so einzigartig macht.

Das CO- und Wasserstoffhaltige Synthesegas wird in einem ersten Schritt einer Methanolsynthese zugeführt. Dabei kommt der neu entwickelte isotherme Reaktor zum Einsatz. Anschließend wird das Methanol in einer Separationsstufe abgespalten und in der nachfolgenden Benzinsynthese verarbeitet. In diesem Schritt erfolgt die Umwandlung des Methanols zu hochoktanigem, also sehr hochwertigem, Benzin. Dieses Benzin hat genau die gleiche Oktanzahl wie Superbenzin an der Tankstelle.

Das so produzierte hochoktanige Benzin entspricht auch der Euro V-Norm und ist im Gegensatz zu anderen Verfahren ohne weitere Nachbearbeitung einsetzbar - außer einer Stabilisierung der Benzinfraktion in einer Destillationskolonne sind keine weiteren Nachbearbeitungsschritte erforderlich. Nicht umgesetztes Methanol und leichte Kohlenwasserstoffe werden in einer nachgeschalteten Separationsstufe abgetrennt und in den Prozess zurückgeführt.

Energieträger Wasserdampf
In den neu entwickelten Reaktoren wird die Reaktionswärme der exothermen Reaktionen verwertet, um Wasserdampf zu erzeugen, welcher als Energieträger für den Prozess eingesetzt wird. Diese isothermen Reaktoren sowie die neu entwickelten Katalysatoren garantieren ein hohes Maß an Effizienz und Effektivität.

Neben Erdölbegleitgasen kann mit diesem Verfahren Benzin aus Biomasse oder ggf. auch Kohle gewonnen werden. Gerade der Einsatz von Erdölbegleitgasen verhindert deren sinnloses Verbrennen und erlaubt eine nachhaltige Reduzierung der CO2-Emissionen. Zudem ist das methanolhaltige Wasser als Nebenprodukt der Synthese nach der Aufbereitung im Prozess wieder verwendbar. Das neue Verfahren leistet somit einen positiven Beitrag zur Umweltentlastung. Die Aussichten sind vielversprechend: Begleitgase, die bei der Förderung von Erdöl zwangsläufig anfallen, können wie auch das Erdöl zur Herstellung von Benzin genutzt werden. So scheint das in der Zukunft drohende Problem der Erdölknappheit zumindest abgeschwächt zu sein. Die Technologie trägt in der Theorie damit langfristig zu einer nachhaltigen Energieversorgung bei.

Versuchsanlage in Freiberg
Um die Praxistauglichkeit zu beweisen, hat CAC in Kooperation mit der TU Bergakademie in Freiberg eine Versuchsanlage in Betrieb genommen. Dabei sollte, neben der Erzeugung von Benzin aus Synthesegas, gezeigt werden, dass der Prozess funktioniert und sehr effektiv ist. Zu einem hohen Effizienzgrad trägt unter anderem bei, dass nicht umgesetzte Stoffe, wie überschüssiges Methanol oder leichte Kohlenwasserstoffe rückgeführt und wieder in den Prozess eingesetzt werden können.

Die Anlage produzierte im Juni 2010 in einem zweistufigen Verfahren die erste Charge Benzin aus Synthesegas mit einer eingesetzten Menge von 700 Normkubikmeter Gas pro Stunde. Daraus konnten die Versuchspartner CAC und die TU Bergakademie 120 l Benzin pro Stunde gewinnen. Aktuell wird in der Versuchsanlage in Freiberg weiter Benzin produziert - mit immer reineren Endprodukten. Dr. Mario Kuschel betont: „Sicher löst dieses Prinzip nicht die Sorgen rund um die Automobilantriebe und die Brennstoffe der Zukunft. Doch es kann einen wertvollen Beitrag liefern, Autofahren in Zukunft bezahlbar und ökologisch vernünftig zu gestalten."

Weitere Informationen erhalten Sie auf der #ACHEMA 2015 in Halle 9.1, Stand: B26