Für eine nachhaltige Entwicklung der Land- und Forstwirtschaft sind neue Möglichkeiten zur Wertschöpfung notwendig. Das EU-Projekt PYRAGRAF (4 Jahre, Fördervereinbarung Nr. 101114608) zielt darauf ab, verschiedene Biomassereste zur Herstellung von Pflanzenkohle und Holzessig zu nutzen. Im dem Projekt wird eine mobile Biomasse-Pyrolyseeinheit konzipiert, gebaut und betrieben, die mit konzentrierter Solarenergie ausgestattet ist, um einen effizienten und kostengünstigen Betrieb unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe und erneuerbarer Energier zu ermöglichen (Technology Readiness Level (TRL) 6). Die produzierte Pflanzenkohle und der Holzessig werden in drei Zielländern hergestellt und verwendet (Deutschland, Türkei, Portugal), die sich durch unterschiedliche klimatische Bedingungen und unterschiedlichen Bodeneigenschaften unterscheiden. Vergleichende wird ihr Potenzial in der landwirtschaftlichen Praxis sowie im Hinblick auf die ökonomische und ökologische Leistungsfähigkeit abgeschätzt. Am IKFT wird ein Prozessmodell entwickelt, das den Pyrolyseprozess, die erneuerbare Wärmeversorgung durch konzentrierte Solarenergie und die Erzeugung von Überschusswärme zur Biomassetrocknung durch die Verbrennung des nebenbei produzierten Pyrolysegaes integriert. Dieses Modell ist ein wesentlicher Bestandteil für die Anlagenplanung, den Betrieb und die Prozessbewertung.

In einer aktuellen Veröffentlichung in Applied Catalysis A haben Forscherinnen und Forscher des IKFT gezeigt, dass durch Einsatz neuer Zeolithe als Katalysatoren Olefine mit einer Kettenlänge von bis zu 11 Kohlenstoffatomen mit hoher Selektivität aus Methanol bzw. Dimethylether hergestellt werden können (Applied Catalysis A 651 (2023)). Ähnliche Verfahren sind zwar bekannt, führen aber zu anderen Produktspektren, was im Wesentlichen auf den eingesetzten Zeolith-Katalysator zurückgeführt werden kann. Dieser zeichnet sich durch ein eindimensionales Porensystem aus wohingegen die üblicherweise eingesetzten Katalysatoren meist dreidimensionale Porensysteme aufweisen. Daraus resultiert die ungewöhnliche Selektivität bei der Produktbildung. Im Juni 2023 wurde eine Patentanmeldung der IKFT-Forschenden veröffentlicht, in der eine Modifikation des Verfahrens, insbesondere durch Metallbeladung des Zeolithen, beansprucht wird (DE 10 2021 133 788 A1). Dadurch konnte eine deutliche Steigerung der Aktivität der Zeolith-Katalysatoren erreicht werden. Die dabei erhaltenen Olefine stellen eine wertvolle Grundlage für Folgeprozesse dar und können zu einer Vielzahl von Kraftstoffen und Chemikalien weiterverarbeitet werden. Typische Beispiele sind die Umsetzung leichter Olefine zu Benzin und Kerosin sowie die Hydrierung höherer Olefine zu Benzin.

Das zweitägige Statustreffen des CARE-O-SENE Konsortiums fand Anfang Juni 2023 am KIT statt. Gemeinsam mit Kollegen aus dem HZB, IKTS, SASOL DE, SASOl SA und INERATEC wurden die Erfolge der ersten 10 Monate des Projekts vorgestellt und intensiv diskutiert.  Das CARE-O-SENE Projekt setzt weiterhin Grenzen, indem es die internationale Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft fördert und es war überwältigend zu sehen, was bereits an Wissen gewonnen wurde und welche Möglichkeiten zur Erweiterung der Zusammenarbeit und Vernetzung genutzt werden können. Gemeinsam streben wir nach dem Weg zu einer saubereren, grüneren Welt, und das CARE-O-SENE-Konsortium fühlt sich geehrt, Teil dieser transformativen Reise zu sein. Zum ersten Mal hatten unsere jungen Wissenschaftler die Gelegenheit, ihre Ergebnisse in der Katalyseforschung zu präsentieren. Während des Treffens wurden die KIT-Lichtquelle und das EnergyLab 2.0 besichtigt. Mehr über CARE-O-SENE erfahren Sie hier.