Aus Klärschlamm wird Treibstoff und Wasserstoff

Am 01. Mai 2017 startete das EU-Projekt »The Demonstration of Waste Biomass to Synthetic Fuels and Green Hydrogen« (Akronym: TO-SYN-FUEL). Das Horizon 2020 Projekt wird federführend von Fraunhofer UMSICHT Sulzbach-Rosenberg, Abteilung Energietechnik gemeinsam mit weiteren Partnern durchführt.

Das Projekt hat ein Volumen von insgesamt über 14 Mio. Euro und eine Laufzeit von 48 Monaten. Das Vorhaben soll zeigen, wie aus Restbiomasse (in diesem Fall Klärschlamm) erstmalig dezentral flüssige, synthetische Kraftstoffe und Wasserstoff hergestellt werden kann.

Hintergrund  und Motivation

Millionen Tonnen organischer Abfälle (biogene Rest- und Abfallstoffe) aus verschiedenen Sektoren landen heute weltweit auf Deponien oder werden verbrannt. Dies führzt zu signifikanten Mengen an Treibhausgasemissionen und entsprechenden Luft-, Boden- und Wasserverschmutzungen.

Im Projekt TO-SYN-FUEL sollen solche Abfallstoffe aus Biomasse (z.B. organische Abfälle wie Bioabfälle, anaerobe Gärreste und getrockneter Klärschlamm) mit Hilfe einer Kombination von verschiedenen Technologie entsorgt und genutzt werden. In einer neu entwickelten Großanlage werden sie in nachhaltige Biokraftstoffe, grünen Wasserstoff und Biokohle umgewandelt.

Ausgangslage

Energie aus erneuerbaren Quellen ist der Schlüssel zur Minderung des Klimawandels

EU-Ziel: 10 Prozent der Energie, die im Verkehr verbraucht wird, soll aus erneuerbaren Quellen stammen

Biokraftstoffe der ersten Generation (»Biodiesel«) sind ökologisch und sozial nicht nachhaltig, weil der Anbau von Energiepflanzen mit der Nahrungsmittelproduktion konkurriert

Es besteht die Notwendigkeit der Markteinführung fortschrittlicher Biokraftstoffe unter Verwendung von lignocellulosehaltiger Biomasse

Biochemische Prozesse wie die Fermentation sind zu langsam und eignen sich schlecht für Rest- und Abfallstoffe, weil diese eine gemischte Zusammensetzung und einen geringen Cellulosegehalt aufweisen

Thermochemische Prozesse wie Vergasung und Pyrolyse sind in Bezug auf die Einsatzstoffe flexibler, können aber bislang nur in großen zentralen Anlagen kostengünstig durchgeführt werden

Ziele im Projekt

Demonstration der technischen Machbarkeit und Kostenwettbewerbsfähigkeit der Bioenergie-Wertschöpfungsketten TCR-> PSA-> HDO

Herstellung von grünem Wasserstoff sowie grünen Diesel- und Benzinäquivalenten aus Klärschlamm

Validierung der logistischen Vorteile der integrierten kleinräumigen Wasserstofftrennung und -reinigung (PSA) und HDO-Module mit der TCR-Einheit im Vergleich zur zentralen petrochemischen Infrastruktur.

Beitrag zu den Zielen der Richtlinie über erneuerbare Energien für erneuerbare Energien durch Validierung von Abfallrohstoffen für die Herstellung von Kraftstoffen.

Schaufenster für zukünftige nachhaltige Investitionen und Wirtschaftswachstum in ganz Europa

Entwicklung eines Business Case, LCA und Verbreitung der Ergebnisse

Der letzte Teil des Projekts besteht in der Entwicklung und Implementierung einer großtechnischen Technologie, die darauf abzielt, getrockneten Klärschlamm und andere Arten von Biomasseabfällen unter Standardbedingungen in flüssige Treibstoffe umzuwandeln, die in konventionellen Verbrennungsmotoren und grünem Wasserstoff eingesetzt werden können.  

Die Anlagen zur Kraftstofferzeugung werden im Markt Hohenburg (Landkreis Amberg-Sulzbach, Oberpfalz) errichtet. Der Standort bietet zahlreiche Vorteile: vor Ort besteht jahrelange Erfahrung in der Trocknung und der Handhabung von Klärschlamm. Die Mengen und Qualität an Einsatzstoff, wie sie im Projekt gefordert sind, sind in Hohenburg verfügbar. Der Spatenstich im Industriepark Hohenburg fand am 7. November 2018 statt.

Die großtechnische Produktion der To-Syn-Fuel-Demonstrationsanlage wird einen echten Geschäftsvorteil darstellen. Sie bietet eine langfristige Möglichkeit für die Umwandlung von organischen Abfällen in erneuerbare Brennstoffe. Diese können dann direkt in die bestehende Erdölinfrastruktur eingebracht werden. Hunderte solcher Anlagen, die in ganz Europa installiert werden könnten, würde ausreichen, um bis zu 32 Millionen Tonnen organische Abfälle pro Jahr in nachhaltige Produkte und Biokraftstoffe umzuwandeln. Dies würde bis  zu 35 Millionen Tonnen Treibhausgaseinsparungen pro Jahr bedeuten. Im Hinblick auf die sozioökonomische Entwicklung würden 100 Werke mindestens 5.000 qualifizierte Arbeitsplätze schaffen.