Das Projekt "Teilvorhaben: DME Synthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Mitsubishi Power Europe GmbH durchgeführt. Das Projekt ALIGN-CCUS ist ein FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung und hat das Ziel die Umsetzung europäischer CCUS-Technologien zu beschleunigen. Hierzu sollen die Hürden für die Umsetzung der gesamten CCUS-Kette untersucht und Technologien sowie Strategien entwickelt werden, um sie zu überwinden.
Das Projekt "Teilvorhaben RWE: CO2-Wäsche-Optimierung und Demonstration der CCU-Kette" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Power AG durchgeführt. Das Projekt ALIGN-CCUS-Projekt vereint 30 Forschungsinstitute und Industrieunternehmen aus fünf Ländern mit dem gemeinsamen Ziel, den schnellen und kosteneffektiven Einsatz von CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung zu unterstützen. Als FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung werden alle Bausteine der CCUS-Prozesskette (CCUS: Carbon Capture Usage and Storage) untersucht und in einem ganzheitlichen Ansatz über die Grenzen der Subprozesse hinweg optimiert. Dies umfasst insbesondere auch Fragen zur weiteren Optimierung der CO2-Abtrennung in Anlagentests, öffentlichen Akzeptanz, Kommunikation über CCUS, Lebenszyklusanalysen und die Untersuchung von Umsetzungsoptionen von CCUS in Regionen der beteiligten Mitgliedsstaaten. Für Deutschland wurde hierfür Nordrhein-Westfalen als möglicher Ort für die Umsetzung von CCU ausgewählt. Die CO2-Emisionen lassen sich nur dann deutlich, nachhaltig und gesellschaftlich akzeptabel senken, wenn alle Sektoren - Energie, Industrie und Transport - dazu beitragen. CCU kann dabei einen Sektor-übergreifenden Nutzen entfalten, der über Klimaschutz hinausgeht. Kohlenstoff kann mehrfach genutzt und fossile Energieträger und Rohstoffe substituiert werden. Chemische Langzeitspeicherung bei einem hohen Angebot von Strom aus fluktuierender regenerativer Erzeugung und Spitzenlast- bzw. Backup-Stromerzeugung aus CCU-Kraftstoffen mit hoher Energiedichte stabilisieren bei Engpässen die Stromnetze. CCU-Kraftstoffe sind darüber hinaus als Plattformchemikalien in verschiedenen Wirtschaftszweigen vielfältig anwendbar, insbesondere Methanol, Dimethylether (DME) und Oxymethylenether (OME3-5). Durch die chemischen Eigenschaften von DME / OME3-5 kann insbesondere der NOx / Ruß-Zielkonflikt innermotorischer Verbrennung gelöst werden, woraus sich ein hohes Emissions-Reduktionspotential im Transportsektor ergibt. CCU und Sektorkopplung eröffnen zudem eine Chance, den Transformationsprozess der Strom- und Rohstoffversorgung und des Transportsektors von 'fossil' auf 'erneuerbar' unter Nutzung existierender Infrastruktur gleitend zu gestalten, die Finanzierbarkeit sicherzustellen und Strukturbrüche mit Risiken für die Versorgungssicherheit zu vermeiden. Als Teilprojekt von ALIGN-CCUS wird eine CCU-Demonstrationsanlage gebaut und die Nutzung des CCU-Produktes Dimethylether (DME) als emissionsarmer Treibstoff für die Stromerzeugung und als Rohstoff für den Transportsektor realisiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Motorenentwicklung für CCU Anwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fakultät 4 Maschinenwesen, Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen durchgeführt. Das Projekt ALIGN-CCUS (Accelerating Low-carbon Industrial Growth through CCUS) ist ein FuE-Verbundvorhaben mit starker Industriebeteiligung mit dem Ziel die Umsetzung europäischer CCUS-Technologien (Carbon Capture Utilization and Storage) zu beschleunigen. Die einzelnen Arbeitsgruppen (CO2 Abscheidung, Transport, Lagerung, CO2 Nutzung, Industrielle Cluster und Gesellschaft) arbeiten intensiv an der Erfassung aller Herausforderungen einer geschlossenen CCUS-Kette und entwickeln gemeinsam Strategien und Technologien zur ihrer Lösung. Die Projektpartner kommen aus verschiedenen europäischen Ländern (Deutschland, Niederlande, Rumänien & Vereinigtes Königreich). Die deutschen Projektpartner sind hauptsächlich mit der CO2 Nutzung und der gesellschaftlichen Bewertung betraut, hier wird zum Beispiel in einem Braunkohlekraftwerk CO2 abgeschieden und anschließend mit Wasser und Strom ein synthetischer Diesel-Ersatzkraftstoff (Dimethylether) hergestellt. Dieser wird anschließend in einem, auf den Betrieb mit Diemethylether optimierten Stromaggregat genutzt. Dadurch wird die mehrfache Nutzung von CO2 ermöglicht und die Umwelt geschont. Durch die Herstellung dieser so genannten E-Fuels, mit Strom aus ausschließlich erneuerbaren Energiequellen ist die Produktion von nahezu CO2 neutralen Kraftstoffen denkbar und haben somit großes Potential zu der Einhaltung des Pariser Klimaabkommens beizutragen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1 des Sondervermögens Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Synthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Katalyseforschung und -technologie durchgeführt. Das geplante Projekt knüpft direkt an die Aktivitäten von KIT-IKFT zur Synthese und Weiterverarbeitung von Methanol (MeOH) bzw. Dimethylether (DME) an. Beide können, letzteres z.B. im bioliq®-Verfahren, aus biomassestämmigem Synthesegas gewonnen werden und es soll ein effizienter Prozess zur Synthese von Oxymethylenethern (OME), ausgehend von MeOH/DME entwickelt werden. OME sind leistungsfähige Dieseladditive zur Rußemissionssenkung. Bei ihrer Erzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen verbleibt der ursprünglich in der Biomasse gebundene Sauerstoff weitgehend im Produkt, so dass eine Herstellung mit hoher Energie- und Atomeffizienz möglich ist. Es ist bekannt, dass sich OME durch Reaktion von MeOH/DME mit Trioxan als Formaldehydquelle herstellen lassen. Allerdings sind die Umsätze und Selektivitäten dieser Reaktion nicht befriedigend. Durch systematische Variation von Reaktionsparametern wie z.B. Druck, Temperatur, Stöchiometrie oder Katalysatorverweilzeit sollen hier, begleitet von einem umfassenden Katalysatorscreening, Fortschritte erzielt werden. Hinsichtlich Reaktionstechnik, werden die Versuche zunächst im Batchbetrieb durchgeführt und auf Basis der so gewonnenen Daten wird im nächsten Schritt eine kontinuierlich operierende, heterogen katalysierte Gasphasensynthese entwickelt. Im nächsten Schritt soll der benötigte Formaldehyd unter oxidativen Bedingungen direkt aus MeOH/DME generiert werden, so dass auf den Einsatz einer separaten Formaldehydquelle verzichtet werden kann.
Das Projekt "Vorhaben: Experimentelle und numerische Grundlagenuntersuchung zu flexiblen direkteinspritzenden Motoren für die Schifffahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens 'FlexDi-TD' im Kontext des Verbundes 'FlexDi' ist die Generierung der erforderlichen Grundlagen und des Verständnisses der beim pilotierten Diffusionsbrennverfahren ablaufenden physikalischen und chemischen Prozesse durch Grundlagenversuche und Simulation sowie die Bereitstellung und Validierung der erforderlichen numerischen Werkzeuge. Im Zentrum der Untersuchungen steht die mit Diesel pilotierte Diffusionsverbrennung von Methan, wobei gasdynamische Effekte, Mischungsbildung, Zündung und Verbrennungsverlauf sowie die Zyklenstabilität an zwei bestehenden Versuchsanlagen detailliert experimentell untersucht werden. Ein Schwerpunkt liegt auf optischen Messungen, die neue Einblicke in diese Teilprozesse liefern und deren Wechselwirkungen zeigen sollen. Parallel dazu erfolgt die Entwicklung eines numerischen Verbrennungsmodells aufbauend auf einem bestehenden kommerziellen CFD-Code, das mit den experimentellen Ergebnissen validiert werden soll. Im weiteren Verlauf wird durch frühe Injektion eine partielle Vormischung des Methans erzeugt, sowie eine Substitution durch alternative Brennstoffe (Ethanol/Methanol statt Methan, DME statt Diesel) untersucht. Eine Herausforderung besteht darin, all diese Effekte numerisch abbilden zu können.
Das Projekt "Experimentelle und numerische Untersuchungen der chemischen Kinetik von Brennstoffgemischen in homogenen Niedertemperaturreaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Arbeitsgruppe Physikalische Chemie I durchgeführt. Bei der Selbstzündung von Brennstoff-Gemischen im Niedertemperaturbereich zwischen 500 K und 1200 K kann es zu einer Interaktion der unterschiedlichen Reaktionsketten der Brennstoffe kommen. Dies soll anhand charakteristischer binärer Gemische der langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffe iso-Oktan und n-Heptan mit Ethanol bzw. Dimethylether (DME) in homogenen Reaktoren untersucht werden. Für iso-Oktan und n-Heptan existiert eine langsame Kettenverzeigung im Niedertemperaturbereich, jedoch nicht für Ethanol. DME weist zwar eine Niedertemperaturkinetik auf, es wird jedoch verstärkt Formaldehyd gebildet, das als Inhibitor wirken kann. In Gemischen dieser Brennstoffe ist daher zu erwarten, dass die langsame Kettenverzweigung des aliphatischen Brennstoffes durch die Anwesenheit des anderen Brennstoffs beeinflusst wird, da beide Brennstoffe um chemische Radikale konkurrieren. Da in fast allen technischen Anwendungen Gemische unterschiedlicher chemischer Komponenten verwendet werden, ist die Untersuchung der Niedertemperaturkinetik solcher Brennstoffgemische im Hinblick auf die Selbstzündung von entscheidender Bedeutung. Das Projekt widmet sich der Niedertemperatur-Kinetik von solchen Brennstoffgemischen und wird gemeinsam von Frau Prof. Kohse-Höinghaus (Bielefeld) und Herrn Prof. Peters (Aachen) durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben BASF SE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. In U1-U5 wird durch Prozesssimulation der Einfluss der Zusammensetzung von Hüttengasen auf die DME-Synthese an Cu-Katalysatoren untersucht. Falls nötig, werden Adsorber für die Synthesegas-Reinigung ausgelegt. BASF wird Rezepturen für Cu- & Ag-haltige Dehydrierkatalysatoren zur Verfügung stellen und bei der Entwicklung des Konzeptes für den Wärmetransfer aus der Stahlerzeugung in die FA-Herstellung, bei der Simulation statischer Prozess-Performance und bei der Schätzung dynamischer Effekte mitwirken. Des Weiteren wird BASF mit TU KL das Konzept für eine OME-Synthese erarbeiten. Als Koordinator für L6 wird BASF die drei Verfahren durch Simulation zu einem OME-Verfahren zusammenführen und diesen in den Stahl-Chemie-Verbund integrieren. Abschließend wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrensverbundes untersucht und in Patentrecherchen werden Schutzrechte Dritter identifiziert werden. BASF wird OME-Probemengen bereitstellen und gefahrstoffliche Fragestellungen klären, um Flottentests in der Experimentalphase vorzubereiten.
Das Projekt "Teilvorhaben Linde AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Linde GmbH durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Linde bearbeitet U1 ('Modifizierte DME-Synthese') und U4 ('Prozess-Integration') als Teil einer Gesamtroute über DME zu OME. In Zusammenarbeit mit L0 werden alle im Hüttenabgas enthaltenen Hauptkomponenten und Verunreinigungen beschrieben. Typische Gehalte werden zeitabhängig quantifiziert. W
Das Projekt "IBÖ-04: FRAME - Nachhaltige Gewinnung reiner omega-3-Fettsäuren aus Mikroalgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik (440), Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f) durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung, Erprobung und Implementierung eines innovativen Verfahrens zur Gewinnung und Fraktionierung von mehrfach ungesättigten omega-3-Fettsäuren aus Mikroalgen. Diese können, je nach Reinheitsgrad, sowohl für die Nahrungsmittelbranche, als auch in der Pharmazie genutzt werden. Das Algenöl soll mittels einer 'Pressurized Liquid Extraction' mit Dimethylether (DME) aus den Mikroorganismen extrahiert und anschließend durch Reaktion mit Glucosamin in sehr reine Lipid- bzw. Fettsäurefraktionen aufgetrennt werden. Nach erfolgter Trennung lässt sich der Zuckerrest durch chemische oder enzymatische Hydrolyse abspalten. Die hierbei eingesetzten Chemikalien können im Kreislauf geführt werden und aus erneuerbaren, nachhaltigen Ressourcen oder sogar Abfällen gewonnen werden. Damit genügen sie gleichzeitig ökologischen und ökonomischen Ansprüchen. Der vergleichsweise einfache Aufbau dieses Systems ermöglicht außerdem auch, es als Basis oder Zusatz-Einheit für weitere Mikroalgen-Bioraffinerie-Konzepte zu nutzen und deren Wirtschaftlichkeit zu steigern.
Das Projekt "Teilvorhaben thyssenkrupp AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ThyssenKrupp AG, Corporate Function Technology - Innovation & Sustainability durchgeführt. In L6 wird die 3-stufige Synthese von Oxymethylenethern (OME) aus Synthesegas untersucht, das aus Hüttengasen des thyssenkrupp-Stahlwerks in Duisburg erzeugt wird. Die Synthese erfolgt über Dimethylether und Formaldehyd (FA) als Zwischenprodukte, die aus Synthesegas (vgl. C2C TV L3) bzw. aus Methanol (vgl. C2C TV L2) erzeugt und abschließend zu OME mit 3 bis 5 Formeleinheiten FA umgesetzt werden. Zusätzlich zum stofflichen Verbund aus Stahl und Chemie für die Synthesegas-Erzeugung wird die Nutzung von Abwärmen der Stahlherstellung für die endotherme FA-Synthese untersucht. Die Dynamik von Lastwechselprozessen im Verbund aus Stahl- und Chemieanlagen wird betrachtet, indem für die Prozessparameter Zeitkonstanten aus Bilanz- und Flussgrößen ermittelt werden. Parallel zur Entwicklung des OME-Verfahrens werden OME als Komponenten in Dieselkraftstoffen mit bevorzugten Verbrennungseigenschaften bewertet und daraus Konzepte für ihre Vermarktung abgeleitet. Die Arbeiten von thyssenkrupp mit den Tochterunternehmen Steel Europe und Industrial Solutions konzentrieren sich zum einen auf die Ausarbeitung der endothermen Formaldehyd-Synthese (AP2) und zum anderen auf der stofflichen sowie energetischen Integration der Einzelsynthesen (AP4) in die bestehenden Prozessketten. thyssenkrupp Industrial Solutions beteiligt sich mit seiner Expertise im chemischen Anlagenbau besonders an den verfahrenstechnisch apparativen Lösungsansätzen. thyssenkrupp Steel Europe als Betreiber der Stahlhütte Duisburg wird zu Beginn des Projekts eine detaillierte Stoff- und Wärmebilanz ausgewählter Referenzräume erstellen, so dass hierüber potentielle Kopplungspunkte bewertet und identifiziert werden können.
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