Technologie · SAF
Nachhaltige Flugkraftstoffe aus Methanol
Reduzierter CO₂-Ausstoß in der Luftfahrt durch Sustainable Aviation Fuels: In Duisburg entsteht eine Pilotanlage zur Validierung der Herstellung methanolbasierter Flugkraftstoffe.
5 kg/hMethanol-Kapazität der SAF-Pilotanlage
C8–C16Kettenlänge der Kohlenwasserstoffe im Kerosin-Bereich
100 %drop-in-fähig – das Ziel ist ein Flugkraftstoff ganz ohne Beimischung
Flugkraftstoff ohne fossile Rohstoffe
Sustainable Aviation Fuels (SAF) sind nachhaltige Flugkraftstoffe, die nicht auf fossilen Rohstoffen basieren. Sie können aus Biomasse oder mithilfe erneuerbarer Energien, grünem Wasserstoff und abgeschiedenem CO₂ hergestellt werden.
Hierfür gibt es mehrere Herstellungsrouten, u. a. kann dabei grünes bzw. nachhaltiges Methanol als Ausgangsstoff für die SAF-Herstellung dienen.
Methanol aus dem Technikum ist der Ausgangsstoff der SAF-Route.
Vier Schritte zum synthetischen Kerosin
Aufgrund seiner geringen Energiedichte und weiterer fehlender Stoffeigenschaften kann Methanol nicht direkt als Flugzeugtreibstoff eingesetzt werden. Es lässt sich jedoch durch weitere, komplexe Prozessschritte in synthetisches Kerosin umwandeln.
01
Methanol zu Olefinen
Katalysierte Reaktion des Methanols (C1-Alkohol) zu kurzkettigen Olefinen.
02
Oligomerisierung
Die Olefine werden zu längerkettigen Kohlenwasserstoffen im Kerosin-Bereich C8–C16 verknüpft.
03
Hydrierung
Anschließend werden die Olefine zu Paraffinen hydriert.
04
Destillation & Aufbereitung
Ein abschließender Destillations- und Aufbereitungsschritt liefert den fertigen Flugkraftstoff.
100 % drop-in – ohne Beimischung
Heute zugelassene Sustainable Aviation Fuels sind ausschließlich Blend-Komponente und werden mit konventionellem Kerosin gemischt (begrenzt auf max. 50 % SAF), um die strengen geforderten Kraftstoff-Eigenschaften einzuhalten. Ziel von thyssenkrupp und den beteiligten Partnern ist es, einen nachhaltigen Flugkraftstoff zu entwickeln, der vollständig und ohne zusätzliche Mischung in bestehenden Flugzeugantrieben eingesetzt werden kann.
Dafür müssen sehr stringente Anforderungen und Produktspezifikationen erfüllt sein; entsprechende Standards hierzu stehen bei der ASTM-Organisation aktuell noch in der Vorbereitung.
Eingebunden in den Standort Duisburg
Aufbauend auf den Ergebnissen vorangegangener Forschungsarbeiten entwickelt thyssenkrupp am Carbon2Chem®-Standort in Duisburg im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt unterstützten Förderprojekts Carbon2Chem® Phase 3 eine SAF-Pilotanlage, welche die SAF-Herstellung in die gesamte nachhaltige Struktur am Standort integriert und mit der in systematischen Versuchen die Produktion von 100 % drop-in-fähigen Flugkraftstoffen untersucht und validiert werden soll.
Die Validierung bezieht sich dabei nicht nur auf die prozesstechnischen Vorgänge und chemischen Syntheseschritte, sondern auch auf die Untersuchung der verwendeten Synthesekatalysatoren sowie der begleitenden, komplexen Prozessanalytik. Hierfür sind die Partner BASF und die Universität Duisburg-Essen mit in das Förderprojekt involviert.
Der Carbon2Chem®-Standort in Duisburg.
Die Prozessstufen erstmals kontinuierlich verknüpft
Die Validierung eines neuen Prozessweges in einer Pilotanlage ist ein wesentlicher Schritt jeder Technologie-Entwicklung zur notwendigen Skalierung in größere Maßstäbe. Ziel der Carbon2Chem®-Pilotanlage ist die erstmalige kontinuierliche Verknüpfung der komplexen Prozessstufen zur Erzeugung nachhaltiger, 100 % drop-in-fähiger Flugkraftstoffe.
Dies ist unerlässlich, um u. a. erreichbare Konversionen, reale Einflüsse etwaiger Spurenkontaminationen, mögliche Komponenten-Akkumulationen und mögliche deaktivierende Einflüsse auf die Katalysatoren – infolge zahlreicher Rückführungs- und Recycle-Ströme – zu eruieren und darauf prozesstechnisch und in der Katalysatoroptimierung reagieren zu können.
Groß genug, klein genug
5 kg/h Methanol
Mit einer Methanol-Kapazität von 5 kg/h ist die Pilotanlage groß genug, um negative Einflüsse ungünstiger Volumen-/Oberflächen-Verhältnisse zu mitigieren und ausreichend Produkt für Zertifizierungsmuster herzustellen – und klein genug für eine wirtschaftlich noch tragbare Ver- und Entsorgungslogistik am Standort Duisburg.
Flexibel ausgelegt
Die Prozessstufen einschließlich der zahlreichen chemischen Syntheseschritte sind flexibel ausgelegt, um auch Änderungen, baulichen Anpassungen und Optimierungen während des Versuchsbetriebs gerecht werden zu können.
Katalysatoren & Analytik
Die flexible Auslegung schließt die wichtigen In-situ-Regenerationsfahrweisen der verwendeten Katalysatoren ebenso ein wie die Bewertung komplexer Online-Analytik von exponierten Prozessströmen.
Weiter in der Technologie
Pilotanlage
Technikum Duisburg
Die komplette Prozesskette unter realen Bedingungen – mit 3D-Rundgang.
E-Fuels
Synthetische Kraftstoffe
Aus Methanol wird Kraftstoff – für Schiffe, Fahrzeuge und Flugzeuge.
Elektrolyse
Wasserstoff aus Elektrolyse
Die 2-MW-Pilotanlage von thyssenkrupp nucera erzeugt den Wasserstoff am Standort.
Neugierig geworden?
Entdecken Sie, wie aus Prozessgas Zukunft wird – verständlich erklärt, Schritt für Schritt.