SAFari – Pilotanlage für nachhaltige Flugkraftstoffe auf Basis von Methanol

Im Forschungsvorhaben »Sustainable Aviation Fuels based on Advanced Reaction and Process Intensification« (SAFari) wird ein Konsortium aus Forschungsinstituten und Industriepartnern unter Projektleitung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE nachhaltig Kerosin aus Methanol in einer Pilotanlage herstellen und testen. Das Projekt soll dazu beitragen, die vollständige Marktzulassung dieser methanolbasierten Prozessroute durch die American Society for Testing and Materials (ASTM) zu ermöglichen. 

Diese Pilotanlage zur Herstellung von Sustainable Aviation Fuel (SAF) wird mit allen für den späteren technischen Prozess erforderlichen Funktionalitäten designt und betrieben. Sie wird so ausgestattet sein, dass Machbarkeit der hohen Ausbeute der methanolbasierten SAF-Herstellung in einem industriell relevanten Bereich nachgewiesen werden kann.

Der Luftverkehr ist einer der wichtigsten Bereiche im Verkehrssektor, bei dem in den nächsten Jahrzehnten für längere Strecken (> 4.000 km) keine Elektrifizierung möglich ist und auch weiterhin flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte benötigt werden. Ein nachhaltiger, synthetischer flüssiger Kraftstoff soll das fossile Kerosin auf längeren Strecken perspektivisch vollständig ersetzen, gleichzeitig soll die Prozesseffizienz bei der Herstellung des nachhaltigen Kraftstoffs erhöht werden. Außerdem ist hinsichtlich des Methanol-Pfades zur Herstellung von SAF noch keine vollständig integrierte Pilot- oder Demonstrationsanlage in Betrieb, die die gesamte Prozesskette umfasst. Zum Projekt haben sich neben dem Fraunhofer ISE Partner der gesamten Wertschöpfungskette zusammengeschlossen. 

Unsere Leistung:

• Das Fraunhofer ISE designt und testet eine Pilotanlage zur Herstellung von nachhaltig hergestelltem Kerosin aus Methanol. 
• Zusammen mit den Partnern ist perspektivisch geplant, für das methanolbasierte, nachhaltig hergestellte Kerosin eine vollständige Marktzulassung durch die American Society for Testing and Materials (ASTM) zu erwirken. Bisher wurden nur Ethanol und Isobutanol als Edukte zugelassen.
• Die derzeit von der ASTM zugelassenen SAF erlauben eine Beimischungsquote zum herkömmlichen Kerosin von bis zu 50%.  Im SAFari-Projekt wird eine Beimischungsquote von perspektivisch bis zu 100 % angestrebt.
• Es soll gezeigt werden, dass mit der Synthese von Flugkraftstoff auf Basis von Methanol eine Senkung des Wasserstoffbedarfs und eine insgesamt höhere Prozesseffizienz möglich ist. Der Fokus wird auf innovativen Reaktionstechnologien entlang der verschiedenen Teilprozesse und einer intelligenten Stoff- und Energieintegration liegen.

Weiterhin simuliert das ISE das Potenzial der erweiterten Systemgrenze, um neben der Umwandlung von Methanol zu SAF auch die H₂- und CO₂-Erzeugungsanlagen einzuschließen.

Unsere Methodik:

Im ersten Schritt des auf 6 Jahre angelegten SAFari-Projekts werden die einzelnen Synthese- und Trennschritte der Zwischen- und Endprodukte im Labormaßstab durchgeführt. Dies wird mit dem Prescreening, einem Verfahren zur frühzeitigen Bewertung und Charakterisierung von Treibstoffen im Hinblick auf die Produktkonformität begleitet. Sobald alle optimalen Betriebsparameter experimentell ermittelt sind, wird mit Unterstützung der Prozesssimulationsplattform das integrierte SAFari-Prozesskonzept erarbeitet. Auf dieser Grundlage wird eine Ausrüstungsliste für die Beschaffungs- und Bauphase erstellt. Die Lieferung und Inbetriebnahme der Pilotanlage soll im vierten Projektjahr erfolgen, mit dem Ziel, durch kontinuierliche Produktion die nach ASTM geforderten Mengen zu liefern und die technologische Machbarkeit und Reproduzierbarkeit im industriell relevanten Maßstab zu demonstrieren. Anschließend werden in den letzten zwei Projektjahren eine techno-ökonomische und ökologische Bewertung des SAFari-Prozesses, die Planung einer Großanlage, eine Risikoanalyse, eine Retrofit-Betrachtung und Markteintrittsstrategien für die Technologieeinführung durchgeführt.

Das Ziel:

Der SAFari-Ansatz kann dazu beitragen, den fossilen Kraftstoff im Langstreckenflugverkehr vollständig zu ersetzen und den Kohlendioxid-Fußabdruck von Flugtreibstoffen auf wirtschaftlich vertretbare Weise erheblich zu reduzieren. Neben dem direkten CO₂-Reduktionspotenzial bietet SAF das Potenzial ganz wesentlich auch zur Reduktion der nicht-CO₂-bedingten Klimawirkung durch Kondensstreifen beizutragen.