Kraftstoff Methanol-to-Gasoline

Einfluss von MtG-Qualitäten auf die Kraftstoff-Stabilität und das Emissionsverhalten

Kurzbeschreibung

Um die Treibhausgasemissionen im Verkehrssektor zu reduzieren, soll der Anteil alternativer Antriebe künftig steigen. Die Erneuerbare Energien Richtlinie der EU (Renewable Energy Directive II, RED II) sieht vor, dass der Anteil erneuerbarer Energien im Jahr 2030 mindestens 14 % betragen soll. Die bevorzugte Antriebsenergie soll regenerativer Strom sein. Für die Treibhausgasminderung in Verkehrsbereichen, in denen eine Elektrifizierung des Antriebs aufgrund der begrenzten Batteriespeicherkapazitäten technisch (noch) keine optimale Lösung ist, sind treibhausgasneutrale Kraftstoffe eine Option. Auch bei Pkw im Fahrzeugbestand könnten sie einen schnellen und signifikanten Beitrag zur Treibhausgasreduzierung leisten. Während im Dieselbereich die Herstellungsverfahren paraffinischer Kraftstoffe als Substitut bereits eine hohe technische Reife erreicht haben, wird an den Produktionsverfahren von klimaneutralen Benzin-Substituten noch geforscht.

Eine vielversprechende treibhausgasneutrale Benzin-Alternative könnte Methanol-to-Gasoline (MtG) werden. Dieser Kraftstoff basiert auf der Herstellung von Methanol aus regenerativ erzeugtem Wasserstoff und Kohlendioxid (Methanolsynthese) und der anschließenden Weiterverarbeitung (Upgrading) des Methanols zu MtG. Mit dem MtG-Verfahren ist eine gezielte Optimierung der Zusammensetzung und Eigenschaften von erneuerbarem MtG für die motorische Anwendung als Kraftstoff möglich. Da MtG-Produkte in ihren Eigenschaften konventionellem Ottokraftstoff sehr ähnlich sind, können sie ohne Änderungen an der Norm EN 228 beigemischt werden.

Zur Erzielung optimaler Produktqualitäten und Emissionsanforderungen von MtG-Kraftstoff ist weitere Forschung an den Herstellungsprozessen erforderlich. Sowohl die Katalysatoren als auch die Prozessbedingungen sowie die Aufreinigung und Veredelung haben einen großen Einfluss auf die Zusammensetzung des MtG-Produkts und müssen noch optimiert werden.

Ziele des Projekts

In diesem Projekt sollen MtG-Produkte systematisch verbessert werden, sodass sie als Drop-in-Kraftstoffe einen Beitrag zur Klimaneutralität im Verkehrssektor leisten können. Das Ziel ist eine strukturierte Untersuchung und die Schaffung von Syntheseroutinen zur Erzeugung eines MtG-Produktes, das nicht nur die gleichen Eigenschaften wie aktuelle Ottokraftstoffe besitzt, sondern auch zukünftige Qualitätsanforderungen erfüllt:

• geringer Aromatengehalt, um Rußemissionen zu senken
• Oktanzahl über 99, um eine effiziente Verbrennung zu gewährleisten
• Hohe Oxidations- und Lagerstabilität
• Niedrige Korrosivität

Arbeitsaufgaben OWI

• Untersuchungen zur Stabilität und Ermittlung der Eigenschaften der MtG-Proben
• Auswertung der Detailanalytik und ihre Verknüpfung mit weiteren Eigenschaften aus der Kraftstoffnorm EN 228
• Durchführung von Alterungsversuchen zur Bestimmung der Stabilität des Reinkraftstoffs und von Blends mit Ethanol und konventionellem Benzin
• Dynamische und statische Tests der Materialverträglichkeit von reinem MtG und MtG-Blends

Durchführende Forschungsstellen

• OWI Science for Fuels gGmbH
• RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Thermodynamik mobiler Energiewandlungssysteme
• Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen

Projektförderung

Das IGF-Vorhaben 22377 BG der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für nachhaltige Energieträger, Mobilität und Kohlenstoffkreisläufe e.V. – DGMK, Große Elbstraße 131, 22767 Hamburg, wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Projektlaufzeit

10/ 2022 bis 10/ 2026

Kontakt

M.Sc. Karin Engeländer
Tel.: 02407/ 9518-148
E-Mail: K.Engelaender@owi-aachen.de