Diesel aus Schweinejauche

Flüssiger Bioabfall als Rohstoff für erneuerbaren Kraftstoff

Von einem Schritt in Richtung Herstellung erneuerbarer Motorkraftstoffe, die mit der bestehenden Dieselkraftstoff-Infrastruktur kompatibel sind, berichten Forscher an der Universität von Illinois, Champaign, in der Zeitschrift Nature Sustainability, nämlich dass sie flüssige Bioabfälle, wie Schweinejauche und Speisereste, in Treibstoff umwandeln können, der mit Diesel vermischt werden kann und der das gleiche Verbrennungswirkungs- und Emissionsprofil wie Diesel hat – schreibt Diana Yates am 04.12.2018 im Pressedienst der University of Illinois.

Das Forschungsteam (v. l. n. r. ) Agraringenieurprofessor Yuanhui Zhang,  Student Zhenwei Wu,  Doktorand Timothy Lee, Gastwissenschaftler Buchun Si, Senior Research Engineer B.K. Sharma und Chia-Fon Lee, Professor für Maschinenbau und Ingenieurwesen an der Universität von Großbritannien – Foto © L. Brian Stauffer

“Der Nachweis, dass aus flüssigen Abfällen hergestellte Kraftstoffe in Motoren verwendet werden können, ist ein großer Fortschritt für die Entwicklung nachhaltiger flüssiger Kraftstoffe”, sagte Brajendra K. Sharma, Forschungswissenschaftler am Illinois Sustainable Technology Center am Prairie Research Institute der University of Illinois und Mitautor der Studie. Der Professor für Agrar- und Bioverfahrenstechnik der Universität von Illionois Yuanhui Zhang leitete die Forschung. Seine ehemalige Doktorandin Wan-Ting (Grace) Chen ist Erstautorin der Arbeit und Professor an der Lowell-University of Massachusetts. Chia-Fon Lee, Professor für Maschinenbau und Ingenieurwesen  und Doktorand Timothy Lee führten die Motortests durch.

Studien-Erstautorin Wan-Ting (Grace) Chen ist heute Professor an der University of Massachusetts, Lowell – Foto © privat

“Die Vereinigten Staaten produzieren jährlich 79 Millionen Tonnen flüssige Bioabfälle aus der Lebensmittelverarbeitung und Tierproduktion”, wobei mit zunehmender Urbanisierung mehr erwartet werde, schreiben die Forscher. Eine der größten Hürden für die Energiegewinnung aus diesem Abfall sei der Wassergehalt. Die Trocknung erfordere fast so viel Energie, wie aus ihr gewonnen werden könne. Eine mögliche Lösung für dieses Problem ist die hydrothermale Verflüssigung, da sie Wasser als Reaktionsmedium verwendet und selbst nicht-lipide (fettfreie) Bioabfallkomponenten in Bio-Rohöl umwandelt, das zu Motorenkraftstoffen weiterverarbeitet werden kann, berichten die Forscher.

Timothy Lee, Absolvent der Maschinen- und Ingenieurwissenschaften, mit einer Probe von Abfall und eine Probe des aus dem Abfall gewonnen Destillats – Foto © L. Brian Stauffer

Frühere Studien gerieten jedoch bei dem Versuch in Schwierigkeiten, den durch HTL erzeugten Bio-Rohstoff zu stabilen, verwertbaren Kraftstoffen zu destillieren. Für die neue Forschung kombinierte das Team die Destillation mit einem Veresterungs-Prozess, um die meistversprechenden Fraktionen des destillierten Bio-Rohstoffs in einen flüssigen Kraftstoff umzuwandeln, der mit Diesel gemischt werden kann. Der Kraftstoff entspricht den aktuellen Normen und Spezifikationen für Dieselkraftstoff.

“Unsere Gruppe hat HTL-Reaktoren im Pilotmaßstab entwickelt, um das Bio-Rohöl für die Veredelung zu produzieren”, sagte Chen. “Wir konnten auch die destillierbaren Fraktionen vom Bio-Rohöl trennen. Mit 10-20 Prozent verbesserten Destillaten, die mit Diesel gemischt wurden, erzielten wir eine Leistung von 96-100 Prozent und ähnliche Schadstoffemissionen wie bei herkömmlichem Diesel.”

Unter der Leitung von Zhang baut das Team einen Pilotreaktor, der auf einem mobilen Anhänger montiert werden kann und “die Kapazität hat, eine Tonne Bioabfall zu verarbeiten und mehr als 110 Liter Bio-Rohöl pro Tag zu produzieren”, sagte Zhang. “Diese Kapazität wird es dem Team ermöglichen, weitere Forschungen durchzuführen und Schlüsselparameter für die großtechnische Anwendung zu liefern.”

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