Konversion von Mikroalgen zu Kraftstoffkomponenten Abstract

DGMK-Tagung “Konversion von Biomassen und Kohlen”
9.-11. Mai 2016 in Rotenburg a.d.F.
Konversion von Mikroalgen zu Kraftstoffkomponenten
H. Wollmerstädt*, T. Kuchling*, S. Kureti*, L. Dombrowski**, I. Petrick**
*TU Bergakademie Freiberg, **BTU Cottbus-Senftenberg
Abstract
Mikroalgen verfügen im Vergleich zu Landpflanzen über eine wesentlich höhere
Biomasseproduktivität und es existiert keine Nutzungskonkurrenz zur Produktion von
Nahrungsmitteln. Dies macht sie zu einem sehr vorteilhaften Ausgangsstoff für die
Herstellung alternativer Kraftstoffe. Extraktion, Pyrolyse und Direkthydrierung sind mögliche
Wege zur Herstellung flüssiger Kraftstoffkomponenten, bei denen jedoch zuvor die sehr
wasserhaltige Algenbiomasse getrocknet werden muss. Der Beitrag stellt eine zweistufige
Prozesskette zur Nutzung der gesamten Algenbiomasse ohne eine energieaufwendige
thermische Trocknung vor:
 In einem ersten Schritt wird aus der lediglich mechanisch entwässerten Algenbiomasse
durch hydrothermale Verflüssigung (HTL) bei 300 … 350 °C sogenanntes Biocrude
erzeugt. Dieses ist flüssig und kann aufgrund seiner hydrophoben Eigenschaften einfach
vom Prozesswasser abgetrennt werden. Bei hohem Kohlenstoffnutzungsgrad kann der
Heteroatomgehalt bereits durch die HTL um ca. 75 Ma.-% reduziert werden und
vermindert somit den Wasserstoffbedarf in der zweiten Stufe (siehe Abbildung links).
 Durch Hydrierung wird in einem zweiten Schritt der Heteroelementgehalt sowie die
Viskosität des Biocrudes weiter reduziert. Es resultiert ein Algenrohöl, vorwiegend mit
Komponenten im Siedebereich von 60 bis 345 °C (siehe Abbildung rechts).
Dieses kann als zusätzlicher biogener Ausgangsstoff zusammen mit fossilem Rohöl in
Raffinerien eingesetzt werden. Die Kraftstoffausbeute bezogen auf die trockene
Algenbiomasse beträgt dabei mehr als 50 Ma.-% (siehe Abbildung links).
400
Siedeanalyse hydriertes Biocrude (Algenrohöl)
Wasser- Sauerstoff
stoff
Kohlenstoff
350
Stickstoff
300
Temperatur in °C
Alge
Chlorella
Biocrude
hydriertes
Biocrude
(Algenrohöl)
250
11
23
200
F1
F2
F3
F4
Rückstand
17
150
28
22
100
0
20
40
60
80
100
Massenanteile bez. auf Algenmasse (in %)
Anteil in Ma.-%
50
F1: 60-250 °C
0
0
20
F2: 250-300 °C
40
F3: 300-345 °C
60
Anteil in Ma.-%
Produktmengen (links) und Siedeverlauf des Algenrohöles (rechts)
F4: >345 °C Rückst.
80
100

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