NAMOSYN – Nachhaltige Mobilität durch synthetische Kraftstoffe

Der Verkehrssektor verursacht einen beträchtlichen Anteil an den weltweiten CO₂-Emissionen und muss zukünftig zwingend einen wesentlichen Beitrag zu deren Reduktion leisten. Im Fokus des »NAMOSYN«-Projekts stehen nachhaltig erzeugte Kraftstoffe für Anwendungen, die sich nur schwer elektrifizieren lassen wie z.B. Schiffe und Lkws. Ziel des Projekts ist es, nachhaltige Syntheseverfahren für Kraftstoffe für Diesel- und Ottomotoren zu entwickeln und diese motorisch zu testen. Wie bereits in vorangegangenen Untersuchungen am Fraunhofer ISE festgestellt, kann über den Power-to-Liquid (PtL)-Pfad ein Kraftstoff mit sehr geringem CO₂-Fußabdruck hergestellt werden, wenn der Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse aus überwiegend erneuerbaren Energien hergestellt und dieser mit CO₂ beispielsweise zu Oxymethylenethern (OME_3-5) umgesetzt wird. 

Neben der CO₂-Reduktion bieten OME aufgrund ihrer guten Verbrennungseigenschaften auch die Möglichkeit, die lokalen Emissionen wie Stickoxide und Ruß signifikant zu reduzieren. Dieser Effekt beruht auf ihrer spezifischen chemischen Struktur, die im Gegensatz zu fossilen Kraftstoffen keine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen aufweist. OME sind ungiftig, verfügen über eine hohe Cetanzahl für den effizienten Betrieb von Dieselmotoren und sind kompatibel mit der vorhandenen Infrastruktur. Aufgrund dieser idealen Kraftstoffeigenschaften arbeitet das Fraunhofer ISE bereits seit einigen Jahren an energie- und kosteneffizienten Syntheseverfahren von OME.

Im Forschungscluster (FC) 1B des NAMOSYN-Projekts arbeitet das Fraunhofer ISE an der Entwicklung von Prozessen zur Herstellung der OME bis in den Maßstab von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr. Parallel dazu wird im Forschungscluster 1A die Verwendung und die Kompatibilität dieser OME mit dem Verbrennungsmotor unter Laborbedingungen und in der Praxis untersucht. Die übergeordnete Bewertung der Kraftstoffe inklusive der ökologischen (Life-Cycle-Assessment, LCA), sozialen Aspekte sowie der Austausch mit der Begleitforschung BENIVER erfolgt im Forschungscluster FC-3.

Um eine hohe Effizienz zu erzielen, ist es entscheidend, die Einzelschritte der OME-Synthese beginnend bei den Edukten „grünes“ Methanol bzw. Synthesegas aus Biomasse bis hin zum normgerechten Kraftstoff in einen integrierten Prozess zu überführen. Das Fraunhofer ISE leitet das Arbeitspaket „Bewertung und Systemanalyse“ bei dem es darum geht, die bei Projektpartnern entwickelten Teilprozesse in ein Gesamtverfahren zu integrieren, diese hinsichtlich ihrer Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit zu vergleichen und den aussichtsreichsten Prozess auszuwählen.

Ein ganz zentrales Ziel des Fraunhofer ISE ist es, integrierte, standardisierte Prozess-Simulationen dieser Prozessketten zu erarbeiten. In Vorarbeiten am Fraunhofer ISE wurde eine Simulationsplattform aufgebaut, die dafür nun genutzt wird. Diese etablierte Simulationsplattform, die validierten Modelle für komplexe Prozesse beinhaltet sowie experimentellen Untersuchungen im Vorfeld des »NAMOSYN«-Projekts berücksichtigt, ermöglicht eine standardisierte und detaillierte Prozess-Simulation. 

Die Forschungen im Rahmen von NAMOSYN sind nun fast beendet. Hier finden Sie die Ergebnisse zum Nachlesen in der Projekt-Publikation: „Techno-economic assessment and carbon footprint of processes for the large-scale production of oxymethylene dimethyl ethers from carbon dioxide and hydrogen” https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/se/d1se01270c