Выхлопные газы, образующиеся на сталеплавильных заводах, огромны: только дымовые трубы Duisburg Stahlwerke выделяют несколько миллионов тонн углекислого газа. Fraunhofer разработал процесс, с помощью которого эти выхлопные газы могут быть переработаны и переработаны в топливо и специальные химические вещества.
С помощью генетически модифицированных штаммов бактерий группа исследователей сбраживает газ в спирты и ацетон, каталитически превращает оба вещества в своего рода промежуточный дизельный продукт, из которого они производят керосин и специальные химические вещества. Среди участников — Институт молекулярной биологии и прикладной экологии им. Фраунгофера IME в Аахене, а также Институт окружающей среды, безопасности и энергетических технологий UMSICHT в Оберхаузене и Институт химических технологий ИКТ в Пфинцтале.
Технология появилась в ходе одного из внутренних предварительных исследовательских проектов Фраунгофера и в рамках индивидуальных проектов с промышленными партнерами. Запатентованный процесс в настоящее время работает в лабораторных масштабах.
Бизнес-модель вместо проблемы«С нашей точки зрения, одного количества углерода, который поднимается как дым от металлургического завода в Дуйсбурге в виде углекислого газа, было бы достаточно, чтобы покрыть всю потребность в керосине крупной авиакомпании. Конечно, нам еще многое предстоит сделать. чтобы достичь этого видения. Но мы продемонстрировали в лабораторном масштабе, что эта концепция работает и может представлять коммерческий интерес. В дополнение к выхлопным газам синтез-газ — аналогичные газовые смеси от сжигания бытовых и промышленных отходов — также можно использовать для спроектированный процесс », — объясняет Стефан Йенневейн из IME, который координирует проект.
Биохимики IME используют синтез-газ — смесь окиси углерода, двуокиси углерода и водорода — в качестве ресурса углерода для ферментации. Используя штаммы бактерий вида Clostridium, синтез-газ превращается либо в короткоцепочечные спирты, такие как бутанол и гексанол, либо в ацетон. Для этого IME разработала новые генетические процессы для эффективной интеграции больших кластеров генов в геном Clostridium. В то же время Fraunhofer расширил свою систему ферментации синтез-газа и использовал ее для экспериментов в сталелитейной и химической промышленности.
Химики из Axel Kraft в UMSICHT выпаривают остаточные продукты ферментации и в непрерывном каталитическом процессе соединяют молекулы ферментации в промежуточный продукт, состоящий из длинноцепочечных спиртов и кетонов. Этот промежуточный продукт уже соответствует стандартам для судового дизельного топлива и, подобно жирам и маслам, может быть преобразован путем гидрогенизации в дизельное топливо для автомобилей или керосин для самолетов. Кристиан Коволлик из отдела экологической инженерии ICT получает специальные химические вещества из промежуточного продукта, связанного с этим, который уже сейчас может напрямую заменять продукты на нефтяной основе.
Например, амины можно использовать в фармацевтической промышленности или при производстве поверхностно-активных веществ и красителей. «Синтетически произведенные нами продукты могут использоваться как в качестве топлива, так и в качестве специальных химикатов. Точно так же до сих пор это работало с нефтью в качестве источника сырья», — заявляет Дженневейн.
На следующем этапе ученые стремятся продемонстрировать, что их технология также работает с большими объемами. «В течение следующих полутора лет мы стремимся лучше понять процессы и оптимизировать их. Наша цель — подать заявку на процесс сертификации топлива.
Именно так его жизнеспособность для практического использования будет "Для автомобильного дизельного топлива это занимает около одного года, а для керосина — около трех лет", — добавляет Аксель Крафт.