Sprit aus Müll !

Wissenschaft Chemie
#1

Für die Energiewende im Verkehr brauchen wir viele Mio. t Sprit, der nicht aus Erdöl hergestellt wird, sondern aus erneuerbaren Rohstoffen, wie Müll und Pflanzenresten, denn eine weitere Vermaisung der Landwirtschaft wird wohl kaum akzeptiert.  

Das bedeutet, dass wir die sehr begrenzte Menge an Rohstoffen mit höchstmöglicher Effizienz, also geringsten Verlusten und größtmöglichem Wirkungsgrad nutzen müssen ! Im Prinzip geht das ja mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren, mit dem schon im 2.Weltkrieg Sprit aus Kohle hergestellt wurde. Aber der Wirkungsgrad war so schlecht, dass es zu teuer war.

Die Frage ist also, wie man den Wirkungsgrad erheblich - auf >80 % - steigern kann ?  Eine Option wäre die Zuführung der erforderlichen Prozesswärme (z.B. Abwärme eines Kraftwerks oder Stahlwerks), so dass diese nicht mit dem Rohstoff erzeugt werden muss. Geht das und auf welchen Wirkungsgrad könnte man damit kommen ?
Welche anderen Optionen gibt es noch ?  

Vielen Dank für nützliche Tipps !

#2

Hallo Achim,

Na ja, seit dem 2. Weltkrieg hat sich schon einiges getan und inzwischen wird das Fischer-Tropsch-Verfahren ja auch „wirkungsvoll“ umgesetzt. Dass Sasol damit angefangen hat, Kohle zu verflüssigen, hatte natürlich mit der politisch eingeschränkten Verfügbarkeit von Öl in Südafrika zu tun. Dass das FT-Verfahren großtechnisch umzusetzen aber auch ökonomisch sinnvoll ist, zeigt Shell, die in der Golfregion eine große FT-Anlage gebaut hat - hier mit Erdgas als Rohstoff.

Beide setzen also nicht biologische Abfälle ein und produziert wird nicht Treibstoff, sondern höherwertiges Material (Klasse V-Öle, Isoparaffine etc.). Beides aus ökonomischen Überlegungen, klar. Dass Gas und Kohle noch immer billig und in (scheinbar) unbegrenzten Mengen zur Verfügung stehen, ist eine andere Geschichte. Die hochwertigen Petroprodukte allerdings nicht mehr aus Rohöl zu machen, spart immerhin etwas Öl.

Gewiss erscheint es reizvoll, Öl aus Müll zu machen. Aber der Nutzen ist zu gering - wobei Nutzen hier rein wirtschaftlich definiert ist. Sprich: Es lohnt sich nicht. Etwas anderes ist Bio-Ethanol, worin ja auch der Mais landet. Hier könnte es schneller gehen, sobald die Regeln der Lebensmittel-Spekulation verschärft werden. Die technischen Möglichkeiten sind ja da und werden in kleineren Rahmen - z. B. bei der BASF - auch umgesetzt. Das hat natürlich nichts mehr mit Fischer-Tropsch zu tun.

Zurück zum Wirkungsgrad bei der FT-Synthese: Sie lohnt sich offensichtlich, auch wenn der Wirkungsgrad meiner Einschätzung nach noch unter den genannten 80% liegen dürfte. Den Wirkungsgrad zu optimieren haben Firmen wie Shell oder Sasol sicherlich nicht vergessen. Allerdings relativiert sich das natürlich durch günstige Rohstoffpreise. Zu „Öl aus Müll“ findet sich hier eine interessante Studie:
http://www.react-ite.eu/uploads/tx_mddownloadbox/Pub…

Es ist in jedem Fall nicht nur eine chemische, sondern auch eine politische Frage…

Grüße,
Bernd

#3

Hallo Fragewurm,

Die Frage ist also, wie man den Wirkungsgrad erheblich - auf
>80 % - steigern kann ?  Eine Option wäre die Zuführung der
erforderlichen Prozesswärme (z.B. Abwärme eines Kraftwerks
oder Stahlwerks), so dass diese nicht mit dem Rohstoff erzeugt
werden muss.

Für die erste Stufe brauchst du um die 1’000°C und für die Zweite um die 200°C.
Das bekommst du nirgends wirklich als Abfallwärme.

Mit 200°C kann man wunderbar Dampf erzeugen, damit eine Turbine antreiben und Strom erzeugen…

Geht das und auf welchen Wirkungsgrad könnte man
damit kommen ?

Am Wirkungsgrad des Prozesses ändert sich dabei nichts!
Nur die Energiekosten können sinken, wenn man günstig an die Wärme kommt.

MfG Peter(TOO)

#4

Off topic (Energieverschwendung)
Moin,

Für die Energiewende im Verkehr brauchen wir viele Mio. t
Sprit, der nicht aus Erdöl hergestellt wird, sondern aus
erneuerbaren Rohstoffen,

nö, das ist Altdenk!
Am besten ist die Energie, die gespart bzw. nicht gebraucht wird.
Also:
Kurze Wege zu fuß gehen, oder mit dem Rad fahren.
Förderung von angemessen großen (bzw. kleinen) Autos.
(Z.B. durch deutlicher Steuerprogression hochmotorisierter und schwerer Autos (z,B. dieser völlig unnötigen SUVs))
Konsequente Tempolimits und deren Kontrolle
Ausbau der ÖPNV
Ausbau des Bahnverkehrs

Anreize schaffen, um möglichst regionale Produkte zu nutzen.

Dann müssen nicht diese riesigen Mengen Sprit produziert werden.

Aber das würde ein halbes Dutzend heiliger Kühe der Deutschen schlachten und ist momentan leider kaum durchsetzbar.

Gandalf

#5

Das bedeutet, dass wir die sehr begrenzte Menge an Rohstoffen
mit höchstmöglicher Effizienz, also geringsten Verlusten und
größtmöglichem Wirkungsgrad nutzen müssen ! Im Prinzip geht
das ja mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren, mit dem schon im
2.Weltkrieg Sprit aus Kohle hergestellt wurde. Aber der
Wirkungsgrad war so schlecht, dass es zu teuer war.

Die Frage ist also, wie man den Wirkungsgrad erheblich - auf
>80 % - steigern kann ?  Eine Option wäre die Zuführung der
erforderlichen Prozesswärme

Bei der Fischer-Tropsch-Synthese mit Kohle als Primärenergieträger bekommst du nie mehr als 50% Wirkungsgrad in Bezug auf die Kohle. Die Hälfte der Kohle wird verbrannt um das CO zu Wasserstoff- Verhältnis von 1:2 zu bekommen, da kannst dran drehen wie du willst. Der energetische Wirkungsgrad ist eh kein Thema. Die Hydrierung liefert Energie, die kombinierte Synthesegas- Wassergas- Reaktion ist schwach endotherm. Ein nennenswertes Verbrennen von Kohle zur Energiedeckung war also weder zu Zeiten des Schnauzbarts nötig noch ist es das heute. Das Verfahren erlangt bessere Wirkungsgrade bezogen auf den Primärenergieträger, wenn ein Wasserstofflieferant zur Verfügung steht, der nicht durch einen Kohlenstoff- Totalverlust eingekauft wird. Wie Erdgas. Für mich ist das jedoch Augenwischerei.

gruß

#6

Aber das würde ein halbes Dutzend heiliger Kühe der Deutschen
schlachten und ist momentan leider kaum durchsetzbar.

Hi

Obwohl ich mich selbst als „Öko“ bezeichnen würde, glaube ich nciht, dass das jemals klappen wird.

Eher umgekehrt wird ein Schuh draus. Konsum ja gerne, aber so, dass es nicht schadet. Cradle to Cradle. Energiekreisläufe, Stoffkreisläufe. Und Sonnenlicht, denn das immer da und wird erstmal nicht weniger.

Dieses Thema wird heftig kritisiert, aber dennoch halte ich dies für realistischer als den pinzipiellen Konsumwillen der Menschen zu unterbinden.

Grüße

Karana

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#7

Hallo

Du schneidest einmal die Verwertung von Pflanzenresten an und einmal auch die Möglichkeit, Kunststoffreste zu Öl zu machen.

Ich meine dazu folgendes:
Kunststoffreste lassen sich ja zum Teil recyceln und die Reste verbrennen.
Wie gut das gemacht wird, kann möglicherweise verbessert werden, finde ich im Prinzip aber ok. Reste kann man ersatzweise hydrieren. Das erste Fischer-Tropsch ging ja mit Kohle. Das ist eine reine Rechenaufgabe, Kosten/Nutzen.

Bei der Verwertung von Pflanzenresten gibt es nach meiner Meinung aber Verbesserungsmöglichkeiten.
Der ganze Grünschnitt z.B. wird in großen Mengen für Kompostherstellung eingesetzt.
Man könnte stattdessen die Zellulose zu Glukose umwandeln und das restliche Lignin als Bodenverbesserer verwenden.
Die Glukose dient dann als Ausgangsstoff für die Ethanolherstellung(z.B. E95).

Eine Schwierigkeit stellt die Umwandlung Zellulose/Glukose dar, weswegen das heute anscheinend noch nicht in großem Stil gemacht wird.
Um Energie zu sparen, sollte in einem klassischen Verfahren mit Wasser/Hitze und Druck das Material im Gegenstrom einem Wärmeaustausch unterworfen werden, um damit Wärmeenergie zu sparen.
Außerdem sollte das Material gelöst werden, um den Wärmetausch zu ermöglichen, und das dafür notwendige Tensid nachher wieder zurückgewonnen werden.

Das ist mein Vorschlag zum Thema.

MfG
Matthias

#8

Das erste Fischer-Tropsch ging ja mit
Kohle. Das ist eine reine Rechenaufgabe, Kosten/Nutzen.

Genau, unser Land könnte zum Welt- Hauptmargarineproduzent werden (aus Kohle = Ar… und gleichzeitig Raps anbauen für Biodiesel. Damit wäre Allen gerecht geworden. Einschließlich dem geheimen Zusatzabkommen im 2 plus 4 Vertrag, welches den Morgenthau-Plan nachträglich einführt.

#9

Ich weiß nicht genau, worauf Du hinaus willst.

#10

Ich weiß nicht genau, worauf Du hinaus willst.

Dir kann man aber auch nichts recht machen! Zum einen habe ich umfangreich und nicht zum ersten Mal in diesem Forum dargelegt, warum „Benzin aus Kohle“ völlig uneffektiv ist. Und gebe ich dir sogar noch einen Link zu einer „Spiegel- Ausgabe“ von 1947 mit historischen Belegen dazu. Die du durch Privat- Recherchen jederzeit erweitern kannst. Und last not least gebe ich dir und dem User Achim Behrenwaldt, Marketingberater, noch eine gratis Geschäftsidee. Kulinarische Genüsse der Bizone, ein Renner

Ein Besuch im „alten Imhausen“. Ein Gasthaus mit angeschlossener Fischer-Tropsch-Anlage! Auf der Tageskarte steht: leicht gekräutertes Wittener Speisefett an Steckrübenpüree. Ein Genuss!!

#11

Hallo Mr. Peter57

Erstmal,
Wieso sollte ich auf Margarine aus Kohle stehen?
Ist außerdem gar nicht das Thema.
MIt Sicherheit hast Du auch alles gut ausgerechnet.
Die Frage drehte sich aber eher um Verwertung von Müll.
Fischer-Tropsch ist da ähnlich wie Kunststoffhydrierung, also Hitze,Wasserstoff,Druck.
War im Sinne keiner übermäßige Neuerung gemeint.
Wasserstoff braucht man nicht soviel wie bei Kohle, also vielleicht noch mal neu berechnen?
Mehr Gelaber über unappetitliche Lebensmittel möchte ich aber vermeiden, da ich bisher unbekannte psychosomatische Beschwerden befürchte.

MfG
Matthias

#12

Die Frage drehte sich aber eher um Verwertung von Müll.
Fischer-Tropsch ist da ähnlich wie Kunststoffhydrierung, also
Hitze,Wasserstoff,Druck.
War im Sinne keiner übermäßige Neuerung gemeint.
Wasserstoff braucht man nicht soviel wie bei Kohle, also
vielleicht noch mal neu berechnen?

Es ging nicht um nur um Kunststoff, sondern um > erneuerbare Rohstoffe, wie Müll und Pflanzenreste

#13

Hallo Bernd,

vielen Dank für die interessanten Hinweise, insbesondere auch den Link !

Ich bin Marketingmann - kein Chemiker - und betrachtet das Ganze aus der Marktperspektive. Dabei sehe ich folgende Chancenpotentiale:

  1. Ein riesiges Nachfragepotential, denn mit der Energiewende im Verkehr (weg von Erdöl) stehen wir ja noch ganz am Anfang !

  2. Nachrüstung von stillgelegten oder von Stilllegung bedrohten Kohlekraftwerken mit einem Hochtemperaturreaktor (HTR) und einem Hydrierwerk. Der HTR liefert die Prozesswärme (1000 Grad) für das Hydrierwerk, das aus Kohle und Müll Sprit (Benzin, Diesel, Flüssiggas) produziert. Mit der Abwärme kann man die vorhandenen Turbinen weiter betreiben und Strom erzeugen. Das ist sehr profitabel, weil die Anlage rund um die Uhr (8000 h/a) laufen kann, was mit einem Kraftwerk heute nur noch möglich ist, wenn der Strom nicht mehr als 3 Ct./Kwh kostet. Das ist aber unwirtschaftlich - nur noch als „Abfallprodukt“ und Nebenerlös tauglich. Die Investition finanziert sich aus dem Verkauf des Sprits.

Entscheidend ist der Wärmebedarf pro t oder MWh umzuwandelnde Kohle oder Müll und der Wirkungsgrad. Wenn dieser >50 % liegt, rechnet sich das. Alles, was darüber liegt, wäre satter Gewinn !

Ich habe für diese Konstellation (Zuführung von externer Wärme 1000 Grad) bisher keine Angaben zum Wärmebedarf (Menge) und zum Wirkungsgrad gefunden. Kannst Du mir da weiterhelfen - evtl. auch über Dr.Wind ?

Beste Grüße

Achim Behrenwaldt
Bremen

#14

Hallo Peter,

vielen Dank für die Hinweise ! Die Prozesswärme (1000 Grad) wollen wir mit einem HTR (Hochtemperaturreaktor) erzeugen und mit der Abwärme des Hydrierprozesses die Turbinen eines vorhandenen - evtl. stillgelegten - Kohlekraftwerks betreiben.

Für die Wirtschaftlichkeit entscheidend ist der Wärmebedarf pro t oder MWh Kohle oder Müll und der Wirkungsgrad bei der Umwandlung in Sprit. Er liegt normal bei 50 %, dürfte aber bei Zuführung der Prozesswärme deutlich höher liegen. Kannst Du mir da etwas Konkretes sagen ? Vielen Dank im voraus !

Beste Grüße

Achim Behrenwaldt

#15

Hallo Peter,

vielen Dank für den Hinweis ! Wenn wir die Prozesswärme (1000 Grad) von außen zuführen, müsste doch der Wirkungsgrad entsprechend höher sein, weil keine Kohle für den Prozess verbraucht wird. Ist das richtig ? Wie hoch kommen wir dann mit dem Wirkungsgrad und wie viel Wärme brauchen wir um 1 t Kohle (trocken) umzuwandeln ?

Beste Grüße

Achim Behrenwaldt
Bremen

#16

Liebe Alleswisser,
Vielen Dank für eure Hinweise ! Ich will meine Frage präziser formulieren:
Wir wollen vorhandene, evtl. bereits stillgelegte Kohlekraftwerke mit Hochtemperaturreaktor und einem Hydrierwerk nachrüsten, um damit aus Kohle und Müll Sprit (Benzin, Diesel etc.) herzustellen. Das geht mit dem Fischer-Tropsch-Verfahren, das normalerweise einen Wirkungsgrad von etwa 50 % hat. Die Frage ist: Um wie viel steigt der Wirkungsgrad, wenn man die Prozesswärme (1000 Grad) von außen (vom HTR) zu führt und wie viel Wärme braucht man, um 1 t oder 1 MWh Kohle in Sprit umzuwandeln ?
Vielen Dank für eure Hinweise !

Beste Grüße

Achim Behrenwaldt

#17

Hallo Achim

vielen Dank für den Hinweis ! Wenn wir die Prozesswärme (1000
Grad) von außen zuführen, müsste doch der Wirkungsgrad
entsprechend höher sein, weil keine Kohle für den Prozess
verbraucht wird. Ist das richtig ? Wie hoch kommen wir dann
mit dem Wirkungsgrad und wie viel Wärme brauchen wir um 1 t
Kohle (trocken) umzuwandeln ?

Ich schrieb >Der energetische Wirkungsgrad ist eh kein Thema

#18

Moin,

Um wie viel
steigt der Wirkungsgrad, wenn man die Prozesswärme (1000 Grad)
von außen (vom HTR) zu führt

ähm, wo wollt ihr denn den (T)HTR hernehmen?!

Gandalf