Rest- und Abfallstoffe als Rohstoffbasis
Durch den Einsatz von biogenen Rest- und Abfallstoffen zur Herstellung von alternativem Heizöl könnte der Betrieb von Ölheizungssystemen nachhaltiger und klimaschonender werden. Infrage kommen dafür sekundäre Rohstoffe wie beispielsweise Tallöl, Fettabscheiderückstände oder gebrauchte Frittieröle. Durch die Herstellungsprozesse Hydrierung und Isomerisierung erhalten sie chemisch-physikalische Eigenschaften, die denen von Heizöl EL nach DIN 51603-1 sehr ähnlich sind. Daraus resultieren gute verbrennungstechnische Eigenschaften dieser hydrierten Bioöle, die ihren Einsatz in bestehenden Ölheizungssystemen ermöglichen.
Dies sind zwei der wichtigsten Ergebnisse eines gemeinsamen Forschungsprojekts über “drop-in-fähige hydrierte Bioöle für Mitteldestillatanwendungen”, die das Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen der TU Bergakademie Freiberg (IEC) und die OWI Oel-Waerme-Institut gGmbH durchgeführt haben. Bei der Hydrierung werden biogene Öle durch eine katalytische Reaktion mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe umgesetzt, die ähnliche Eigenschaften wie Heizöl besitzen. Durch Isomerisierung erhalten diese Kohlenwasserstoffe eine bessere Kältestabilität, so dass sie auch bei Umgebungstemperaturen unter -12 °C flüssig bleiben.
Schwerpunkte der Untersuchungen waren insbesondere der Vergleich unterschiedlicher Herstellungsprozesse und Rohstoffe im Hinblick auf die Anwendungseigenschaften der daraus entstehenden Bioöle. Dazu zählten einerseits die gemeinsame Hydrierung und anschließende Isomerisierung von Pflanzenöl und rohölstämmigen Mitteldestillaten im Co-Processing und anderseits die Stand-alone Hydrierung und Isomerisierung von reinem Pflanzenöl, das anschließend mit konventionellem Heizöl gemischt wurde. Im Ergebnis führten beide Pfade zu normgerechten Brennstoffen. Die anwendungstechnischen Untersuchungen dieser aus unterschiedlichen Herstellungsprozessen stammenden biogenen Brennstoffe an einem speziellen Kreislaufprüfstand zeigten, dass der Produktionsprozess einen signifikanten Einfluss auf die Produktqualität und auf potenzielle Wechselwirkungen in Mischungen mit Heizöl hatte.
Die Co-Processing-Produkte eigneten sich gut für die Zumischung zu Heizöl EL. Es wurden keine Anzeichen für Ablagerungen gefunden und auch die begleitenden chemischen Analysen der Brennstoffe waren unauffällig. Beim Co-Processing erwies sich eine Zumischung von bis zu 20 Vol.-% Rapsöl als zielführend zur Herstellung von ausreichend kältebeständigem Heizöl.
Hydriertes, aber nicht isomerisiertes Bioöl hatte in einer 10-prozentigen Beimischung zum Heizöl keine negativen Effekte auf die Lagerstabilität sowie die anwendungstechnischen und verbrennungstechnischen Eigenschaften des Brennstoffs. Hydriertes und isomerisiertes Bioöl führte dagegen sowohl im Kreislaufprüfstand als auch in Verbrennungsversuchen zu geringen Ablagerungen am Düsensinterfilter. Vergleichbare Ablagerungen entstanden bei Versuchen mit kommerziell erhältlichem isomerisiertem hydriertem Pflanzenöl dagegen nicht. Ein Einfluss des Herstellungsprozesses auf die Brennstoffeigenschaften ist daher zu vermuten und bedarf weiterer Untersuchungen.
Das IGF-Vorhaben 18671 BG der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Das OWI ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt das OWI Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. Das OWI ist ein An-Institut der RWTH Aachen und versteht sich als Mittler zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Im Rahmen des Technologietransfers bearbeitet das OWI sowohl aus öffentlichen Fördermitteln finanzierte Projekte als auch industrielle Forschungsaufträge. Zu den Kunden gehören beispielsweise Hersteller von Haushaltsheizungen, Unternehmen der Automobilzulieferindustrie, der Mineralölwirtschaft und der Thermoprozesstechnik.
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