Auch Kreuzfahrtschiffe können von PyroMar profitieren.  Ulrike Schümann
Auch Kreuzfahrtschiffe können von PyroMar profitieren. Ulrike Schümann

Es kommt Bewegung in den Kraftstoffmarkt für Hochseeschiffe. Vorgaben zur
Reduzierung der Abgasemissionen erfordern neue nachhaltige Wege bei der
Herstellung von Diesel und Schweröl. Wie können diese Wege aussehen? Was
sind die neuen Rohstoffe? Forschenden des Fraunhofer UMSICHT ist es im
Rahmen des Projekts PyroMar gelungen, die gesamte Verfahrenskette zur
Produktion biobasierter Beimischkomponenten abzubilden. Jetzt geht es in
die Testphase.

Weltweit emittieren Schiffe große Mengen an Schwefeldioxid und CO2 in die
Umwelt. Ihr Anteil am weltweiten CO2-Ausstoß beträgt etwa 3 %; das
entspricht dem gesamten CO2-Ausstoß der Bundesrepublik Deutschland. Seit
2015 dürfen Hochseeschiffe innerhalb sogenannter Emission Control Areas
(ECAs) – hierzu zählen u. a. die Sonderzonen Nord- und Ostsee, Bereiche
der nordamerikanischen Küsten und die Küstengewässer rund um Puerto Rico –
nur noch mit Kraftstoffen betrieben werden, deren Schwefelanteil bei
maximal 0,1 Massen-% liegt. Und auch außerhalb dieser Zonen wurden die
Vorgaben verschärft: Seit diesem Jahr gilt ein weltweiter Grenzwert von
0,5 Massen-% Schwefel.

Blends mit biogenen Beimischkomponenten

Die Vorgaben werden Einfluss auf den Schiffskraftstoffmarkt haben,
Experten schließen nicht aus, dass es zu Lieferengpässen für Kraftstoffe
mit niedrigen Schwefelanteilen kommen kann. Drop-in-Fuels auf Basis
nachhaltiger biogener Rohstoffe könnten das Problem lösen und langfristig
erdölbasierte Kraftstoffe zumindest teilweise ersetzen. Noch sind die
Biokraftstoffe allerdings nicht in den geforderten Mengen zu produzieren.
Zudem ist die Herstellung kostenintensiv. »Was bereits in naher Zukunft
ökologisch und ökonomisch Sinn ergibt, ist die Verwendung biogener
Beimischkomponenten in den Blends«, sagt Dr. Volker Heil vom Fraunhofer
UMSICHT. Der Leiter des Projekts PyroMar entwickelt mit seinem Team aus
Oberhausen gemeinsam mit Projektpartnern aus Rostock und Heidelberg die
Technologie zur Herstellung dieser Komponenten.

Als Rohstoff hierfür dient bisher ungenutzte Biomasse, z. B. Stroh, Laub,
Landschaftspflegeheu oder Strauchschnitt. Ihr Vorteil: Im Gegensatz zu
gängigen Energiepflanzen wie Raps oder Mais stehen sie nicht in Konkurrenz
zur Nahrungsmittelproduktion. Mittels ablativer Schnellpyrolyse – ein
Verfahren, mit dem organische Verbindungen bei hohen Temperaturen und ohne
Sauerstoff in höherwertige Produkte umgewandelt werden – entsteht aus der
Biomasse im ersten Schritt Pyrolyseöl. Dieses enthält saure Komponenten,
die in einem nächsten Schritt mit biobasierten langkettigen Alkoholen
verestert werden. Volker Heil: »Dadurch erreichen wir eine bestmögliche
Mischbarkeit mit fossilen Dieselkraftstoffen bzw. Schweröl, und das ohne
Zugabe von Wasserstoff, der häufig in anderen Biokraftstoffverfahren
benötigt wird.« Auch die katalytische Herstellung der langkettigen
Alkohole aus strohstämmigem Ethanol wurde am Fraunhofer UMSICHT
entwickelt, sodass das Institut im Rahmen von PyroMar die gesamte
Verfahrenskette zur Produktion biobasierter Beimischkomponenten abbilden
kann.

Ganzheitliche Marktbetrachtung

Die Erwartungen der Forschenden an die ersten Motorentests sind groß. Im
Labor für Kraft- und Schmierstoffforschung der Universität Rostock wird
aktuell sichergestellt, dass für die biobasierten Beimischkomponenten
keine gesonderten Änderungen am Motor notwendig sind. Begleitend zur
technischen Entwicklung der Beimischkomponenten werden eine Reihe von
Studien erstellt, koordiniert durch das ifeu – Institut für Energie- und
Umweltforschung Heidelberg gGmbH: Unter anderem werden ökologische und
ökonomische Nachhaltigkeitsbewertungen durchgeführt und die
Biomassepotenziale sowie Absatzmärkte analysiert. Ebenfalls blicken die
Beteiligten detailliert auf die rechtlichen Rahmenbedingungen und
erarbeiten Ansätze für den Weg des PyroMar-Konzepts in den Markt. »Wir
sind sehr gespannt auf die Ergebnisse, denn wir wollen eine echte
Alternative zur Lösung der Schwefelproblematik und zur CO2-Einsparung in
der Schifffahrt bieten«, fügt Volker Heil abschließend hinzu.



Förderhinweis
Das Projekt PyroMar wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft
und Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen 03EI5412 gefördert.