Treibstoff der Zukunft aus Lignin hergestellt

Neues Verfahren der Georgia Tech reduziert Energiebedarf und schont letztlich die Umwelt

Forscher am Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben aus Lignin Öl hergestellt, das sich in einen Treibstoff verwandeln lässt. Das Verfahren funktioniert bei niedrigen Temperaturen und verringert dadurch den Energieverbrauch bei der Umwandlung. Lignin hat jedoch zwei Mängel: Es enthält zu viel Sauerstoff und zu wenig Wasserstoff, um als Benzin- oder Dieselersatz genutzt zu werden. Das gelingt mit einem Katalysator, der Platinpartikel und eine Säure enthält.

50 Mio. Tonnen pro Jahr

„Unter Umweltgesichtspunkten möchten die Menschen Öl aus Biomasse verwenden. Mein Labor sucht nach praktischen Methoden, um niedermolekulare Ligninverbindungen zu verbessern und sie als hochwertige Biokraftstoffe und Biochemikalien kommerziell nutzbar zu machen“, so Georgia-Tech-Forscher Yulin Deng. Die globale Lignin-Produktion betrage 50 Mio. Tonnen pro Jahr. Über 95 Prozent davon würden einfach zur Wärmeerzeugung verbrannt.

Es ist schwierig, Lignin – ein Material, das den Pflanzen Festigkeit verleiht und bei der Papierherstellung anfällt – in niedrigviskose Öle zu zerlegen, aus denen sich Benzin, Kerosin oder Dieselkraftstoff herstellen lassen. Bei der Verbrennung dieser Treibstoffe wird nur so viel CO2 frei, wie die Pflanzen zuvor der Luft entnommen haben – jedenfalls dann, wenn bei der Umwandlung nur umweltneutrale Energie eingesetzt wird. Pyrolyse, die Erhitzung des Lignins unter Luftabschluss auf 400 Grad Celsius, ist ein gangbarer Weg, aber höchst energieintensiv.

Katalysator für zehn Zyklen

Deng und sein Team setzen auf Polyoxometallatsäure, die Wasserstoff ins Lignin transportiert und Sauerstoffatome entfernt. Das geschieht bei milden Temperaturen und normalem Druck. Sowohl Säure als auch Platin können für mindestens zehn Zyklen verwendet werden, ohne an Effektivität einzubüßen. Das liegt vor allem an den Prozesstemperaturen von weniger als 100 Grad Celsius. So bildet sich an den Platinpartikeln weniger Teer, der den Kontakt zum Ligninöl behindert, sodass die Effektivität leidet. Jetzt arbeiten die Wissenschaftler mit Hochdruck daran, das Platin durch ein preiswerteres, aber leistungsstarkes Katalysatormaterial zu ersetzen.

An der Lignin-Sprit-Umwandlung – in dem Fall für Schiffe – arbeitet auch ein europäisches IDEALFUEL-Konsortium, das von Forschern der Technischen Universität Eindhoven angeführt wird. Die Partner kommen außer aus den Niederlanden aus Deutschland, der Schweiz und Spanien. Der Biosprit soll das umweltschädliche Schweröl ablösen.

• CITATION: Wei Liu, et al., “Ambient-pressure and low-temperature upgrading of lignin bio-oil to hydrocarbons using a hydrogen buffer catalytic system.” (Nature Energy, 2020).  https://doi.org/10.1038/s41560-020-00680-x

Quelle

Der Bericht wurde von der Redaktion „pressetext.com“ (Wolfgang Kempkens) 2020 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden!