Jaarlijks wordt meer dan vier miljard ton ruwe olie geproduceerd, en elektriciteit uit wind, zonne- en waterkrachtcentrales kunnen fossiele energiebronnen niet volledig verdringen. Op zijn best, hernieuwbare energiebronnen zouden de energie kunnen dekken die nodig is om alle elektrische auto's van stroom te voorzien en om waterstof op te wekken voor brandstofcelvoertuigen. Zelfs dan, benzine zou nog steeds nodig zijn om verbrandingsmotoren aan te drijven, die de komende decennia zal werken. De enige duurzame manier om ons mobiel te houden, is deze benzine te vervangen door alternatieve brandstoffen.

Wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Microengineering and Microsystems IMM, samenwerken met twaalf onderzoeksgroepen uit zeven landen in het EU-project BIOGO, hebben een techniek ontwikkeld om zo'n milieuvriendelijke biobrandstof te produceren. De ingrediënten van de nieuwe brandstof komen uit bossen:"Houtafval en boomschors zijn in grote hoeveelheden beschikbaar in heel Europa, maar, tot nu toe, zijn allemaal genegeerd als een bron. Dat maakt ze tot een ideale grondstof, omdat ze niet speciaal hoeven te worden gekweekt en dus niet zullen concurreren met de voedselproductie, " legt prof. Gunther Kolb van Fraunhofer IMM uit, die het EU-project coördineerde. Bovendien, het gebruik van houtafval is klimaatneutraal, omdat het omzetten in brandstof voor verbranding alleen koolstofdioxide vrijgeeft dat de bomen eerder uit de atmosfeer haalden terwijl ze groeiden. Met andere woorden, er komen geen extra broeikasgassen in de atmosfeer. Daarbovenop, de brandstof kan worden gegenereerd uit houtafval waar bomen groeien. In tegenstelling tot aardolie, het hoeft niet eerst van de bron naar raffinaderijen en vervolgens naar tankstations te worden vervoerd. "Een belangrijk onderdeel van het BIOGO-concept is decentrale productie, ", zegt Kolb. "Om dit te bereiken, we hebben mobiele productie-eenheden ontwikkeld die in containers kunnen worden gehuisvest en worden geïnstalleerd waar ze nodig zijn."

Mobiele productie-eenheden

Op de binnenplaats achter het Fraunhofer Instituut staat een prototype van een nieuwe biobrandstoffabriek. Afvalproducten uit de houtindustrie worden in de witte container omgezet in hoogwaardige benzine.

"Het doel van het BIOGO-project was om een ​​plant te ontwikkelen die zou passen in een 40-voets container met standaardafmetingen van 12 x 3 x 3 meter, en dat alle procedurele en verwerkingsstappen zou kunnen bevatten, " zo verklaart Kolb het resultaat van vier jaar intensief onderzoek en ontwikkeling. "Tegelijkertijd we moesten het productieproces zo milieuvriendelijk en hulpbronnenefficiënt mogelijk maken.

In een eerste procesfase ontwikkeld door het Italiaanse bedrijf Spike Renewables, het houtafval wordt verhit tot een donkere, viskeuze pyrolyse-olie. Dit kan verder verwerkt worden in de mobiele plant. De reactiekamers voor dit doel, microreactoren genoemd, zijn ontwikkeld door onderzoekers van het Fraunhofer Instituut in Mainz. De eerste reactor zet de pyrolyse-olie om in synthesegas door warmte toe te voegen, lucht, en stoom. Dit gas wordt in de tweede stap gebruikt om methanol te produceren. Door hier zuurstof uit te halen, resulteert in synthetische benzine. "De uitdaging was om het proces te optimaliseren, zodat we een brandstof zouden krijgen die chemisch niet te onderscheiden is van standaardbenzine. ’ zegt Kolb.

Nanokatalysatoren besparen grondstoffen

Katalysatoren zijn nodig om de chemische reacties te versnellen. Tot nu, grote hoeveelheden edele metalen en zeldzame aardelementen waren nodig om dergelijke katalysatoren te produceren. In het BIOGO-project wetenschappers van Teer Coatings ontwikkelden een methode om kleine clusters van katalytisch actieve stoffen op oppervlakken aan te brengen. Dit levert hoogwaardige nanokatalysatoren op die hulpbronnen sparen.

De laatste stap die nodig was om de mobiele productie-installatie te ontwikkelen, was om de volledige technologie te integreren in een container die aan alle veiligheids- en brandbeveiligingseisen kon voldoen. Fraunhofer-onderzoekers samen met Microinnova, een Oostenrijkse partner in het project, leverde de technische expertise voor de fabrieken. De EcoTrainer@ containertechnologie is ontwikkeld door het bedrijf Evonik. Het prototype is ontworpen om nog grotere reactoren te huisvesten. In de komende jaren, de BIOGO-teams zijn van plan om de fabriek verder te ontwikkelen, met als doel om maar liefst 1000 liter eco-brandstof per dag te produceren.

Is het waarschijnlijk dat benzine uit tankstations verdwijnt en naast containers in het bos wordt verkocht? "Dat zal afhangen van de politieke omstandigheden, ", zegt Kolb. "Zolang de olieprijs op het huidige niveau blijft, de nieuwe technologie zal niet kunnen concurreren. De hamvraag zal zijn of we in Europa echt af willen stappen van fossiele grondstoffen en bereid zijn om eco-brandstoffen vrij te stellen van belasting of de productie ervan te subsidiëren."

Met dank aan BIOGO, de expertise om duurzame brandstof te produceren bestaat. Aangezien de op hout gebaseerde brandstof dezelfde chemische eigenschappen heeft als standaard benzine, de nieuwe grondstof kan ofwel in benzine worden gemengd of deze geleidelijk volledig vervangen. Ondertussen, het onderzoeksteam van Mainz hoopt de gedecentraliseerde en flexibele containers ook voor andere toepassingen te gebruiken:de chemische en petrochemische industrie, bijvoorbeeld, hebben grote interesse getoond in het minifabrieksconcept. Chemische bedrijven zouden containers kunnen gebruiken om hun processen flexibeler te maken en sneller te reageren op de behoeften van hun klanten.