EFuels

Synthetische Kraftstoffe aus CO₂

Das Karlsruher Institut für Technologie hat zusammen mit Ineratec eine Power-to-Liquid Anlage entwickelt, um mit Strom CO₂ und Wasserstoff zu einem Kraftstoffgemisch zu verbinden.

Der Einsatz synthetischer Kraftstoffe könnte zukünftig Treibhausgasemissionen von Flugreisen und Schwertransporten minimieren. Mit einer Power-to-Liquid Anlage von Ineratec, die das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit dem Spin-off am Energy Lab 2.0 betreibt, rückt das in greifbare Nähe. Die modulare Anlage ist in einem Container untergebracht und soll nun von der Ausgründung in Serie gefertigt werden. „Das ist der letzte Ausbauschritt auf dem Weg zu einem industriellen Einsatz“, sagt Professor Roland Dittmeyer vom Institut für Mikroverfahrenstechnik des KIT. „Anlagen dieser Bauweise werden weltweit dazu beitragen, den Transportsektor und die chemische Industrie mit E-Fuels sowie E-Chemicals nachhaltiger zu gestalten.“

Synthetischer Diesel

Die Anlage steht auf dem Gelände des Energy Lab 2.0 am Campus Nord des KIT. Sie produziert aus Kohlendioxid (CO2) und erneuerbarem Wasserstoff (H2) ein synthetisches Kraftstoffgemisch, auch SynCrude genannt, das zu synthetischem Kerosin, Diesel und Benzin weiterverarbeitet werden kann. „Dafür sind zwei Reaktorstufen notwendig, die wir zum ersten Mal gekoppelt, mit einem verbesserten Design und in einem für die Technologieentwicklung relevantem Maßstab betreiben“, sagt Dittmeyer. „Wir können bis zu 200 Liter Kraftstoff pro Tag erzeugen.“



Innovative Technologie

Die langkettigen Kohlenwasserstoffe des SynCrudes werden in einer der Reaktorstufen mittels Fischer-Tropsch-Synthese (FT-Synthese) aus Synthesegas hergestellt, das hauptsächlich aus Kohlenstoffmonoxid (CO) und H₂ besteht. Es wird in dem anderen der FT-Synthese vorgeschalteten Reaktor durch die rückwärtige Wassergas-Shift-Reaktion (RWGS) erzeugt. Der RWGS-Reaktor ist aus mikrostrukturierten Platten aufgebaut, die einen flexiblen Betrieb der Anlage ermöglichen und für mehr Leistungsfähigkeit sorgen sollen. Das neue Design dieser Platten wurde nun im gekoppelten Betrieb erfolgreich demonstriert. „Mit dem optimierten RWGS-Reaktor lassen sich die Reaktionen jetzt noch präziser steuern, und so konnten wir den Prozess signifikant verbessern“, sagt Dr. Tim Böltken, einer der Geschäftsführer von Ineratec. Jede Stunde könne bis zu drei Kilogramm Wasserstoff aus Elektrolyseuren verarbeitet werden. „Das entspricht einer Anschlussleistung von 125 Kilowatt“, so Böltken.



Bereits 2019 wurde in der ersten Förderphase des Kopernikus-Projekts P2X die weltweit erste vollintegrierte Anlage zur Produktion von „Sprit aus Luft und grünem Strom“ am KIT in Betrieb genommen. Die Anlage produzierte täglich ungefähr zehn Liter synthetische Kraftstoffe und kombinierte die CO₂-Abscheidung aus der Luft, eine Hochtemperaturelektrolyse zur Synthesegaserzeugung, die FT-Synthese sowie die Produktaufbereitung zum fertigen Kraftstoff. Aktuell, in der zweiten Förderphase von P2X, wird diese Prozesskette in der Skalierung von 250 Kilowatt im Energy Lab 2.0 aufgebaut und soll dann ab 2022 etwa 200 bis 300 Liter Kraftstoff pro Tag direkt aus dem CO₂ der Luft erzeugen.



Weitere Informationen: https://www.elab2.kit.edu/power2liquid.php


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