Fraunhofer-Gesellschaft
Das Problem
Eine Industrie, die langfristig ohne fossilen Kohlenstoff auskommen möchte, benötigt nachhaltige Alternativen. Brasilien zählt zu den bedeutendsten Agrarnationen der Welt und verfügt über enorme Mengen bislang ungenutzter biogener Reststoffe. Gleichzeitig fehlen vielerorts skalierbare Lösungen, um diese Reststoffe energetisch und stofflich zu verwerten. Dadurch bleiben große Potenziale für Klimaschutz, Kreislaufwirtschaft und regionale Wertschöpfung ungenutzt. Grundlage des Projekts ist die Kooperation zwischen dem brasilianischen SENAI ISI Biomassa in Três Lagoas und Fraunhofer UMSICHT.
Die Lösung
Das von Fraunhofer UMSICHT entwickelte und patentierte Verfahren des Thermokatalytischen Reformings (TCR) wandelt biogene Reststoffe in Biokohle, Bioöl und Synthesegase wie Wasserstoff um. Diese Produkte können anschließend als Kraftstoff, Ausgangsstoff für die chemische Industrie oder als Bodenverbesserer genutzt werden. Die Technologie zeichnet sich insbesondere durch ihre hohe Produktqualität und ihre Flexibilität bei unterschiedlichen Einsatzstoffen aus. Insbesondere die Pyrolyseöle aus dem Fraunhofer TCR Prozess erreichen eine bisher nicht erreichte Qualität – sie erlauben eine Co-Prozessierung in konventionellen (petro-)chemischen Prozessen und dadurch eine direkte Substitution fossiler Rohstoffe.
Das Projekt
Gemeinsam mit dem brasilianischen Partner SENAI ISI Biomassa bringt Fraunhofer UMSICHT die TCR-Technologie nach Brasilien. Ziel ist es, lokale Biomassereststoffe für die Erzeugung nachhaltiger Energieträger und Rohstoffe nutzbar zu machen sowie die Technologie an regionale Anforderungen anzupassen. Gleichzeitig fördert das Projekt den Wissenstransfer zwischen Deutschland und Brasilien und schafft die Grundlage für zukünftige industrielle Anwendungen. Im Rahmen der Kooperation werden eine Laboranlage sowie eine Pilotanlage nach Brasilien transferiert, um die Technologie mit lokalen Biomasseressourcen zu erproben und weiterzuentwickeln.
Originalität
Die TCR-Technologie ist keine Laborinnovation mehr, sondern wurde bereits erfolgreich an internationalen Standorten eingesetzt.
Beim »thermo-katalytischen Reforming« (TCR®-Verfahren) wird Restbiomasse in Synthesegas, Karbonisat und flüssiges Bio-Rohöl umgewandelt. In einer ersten Stufe wird die Biomasse in einem kontinuierlich arbeitenden Schneckenreaktor unter Sauerstoffabschluss bei mittleren Temperaturen (< 500 °Celsius) schonend in Biokohle und flüchtige Bestandteile zerlegt. Die Bildung von Teer und anderen Schadstoffen wird durch optimierte Prozessbedingungen in den verschiedenen Reaktorzonen vermieden.
Zweite Stufe: In einem Post-Reformer werden die Kohle und Dämpfe bei Temperaturen von bis zu 700 °Celsius katalytisch weiter veredelt, um die Gasausbeute und die Produktqualität zu verbessern. Anschließend werden die Dämpfe abgekühlt. Bei der Kondensation werden Öl und Prozesswasser getrennt. Das verbleibende Gas wird gereinigt.
Die Besonderheit dieses Projekts liegt in der Übertragung der Technologie auf brasilianische Rahmenbedingungen und Einsatzstoffe. Gleichzeitig zeigt das Projekt, wie sich ein in Deutschland entwickeltes Verfahren auf neue Regionen und Rohstoffströme übertragen lässt. Eine Anlage in Bayern wandelt aktuell rund 12 Tonnen Biomasse pro Tag um. Das belegt die technische Reife und Skalierbarkeit von TCR und eröffnet die Perspektive, künftig auch größere Mengen biogener Reststoffe wirtschaftlich zu verwerten. Neben der Erzeugung nachhaltiger Energieträger und Rohstoffe trägt die Technologie dazu bei, Umweltbelastungen durch ungenutzte oder unsachgemäß entsorgte Biomasse zu reduzieren.
Marktfähigkeit
Für den Standort Brasilien ist ein schrittweiser Ausbau von der Laboranlage über die Pilotanlage bis hin zu größeren Demonstrationsanlagen vorgesehen. Das Projekt verbindet Forschung, Technologietransfer und industrielle Anwendung und besitzt damit erhebliches Skalierungspotenzial. Das Preisgeld des Fraunhofer-Alumni-Award würde dabei helfen, die Integration der Technologie in lokale Wertschöpfungsketten weiter voranzutreiben, zusätzliche Industriepartner einzubinden und die Planung künftiger Anlagen zu unterstützen.