Liquid hydrocarbon fuels are ideal energy carriers for the transportation sector due to their exceptionally high energy density and most convenient handling, without requiring changes in the existing global infrastructure. Currently, virtually all renewable hydrocarbon fuels originate from biomass. Their feasibility to meet the global fuel demand and their environmental impact are controversial. In contrast, SUN-to-LIQUID has the potential to cover future fuel consumption as it establishes a radically different non-biomass non-fossil path to synthesize renewable liquid hydrocarbon fuels from abundant feedstocks of H2O, CO2 and solar energy. Concentrated solar radiation drives a thermochemical redox cycle, which inherently operates at high temperatures and utilizes the full solar spectrum. Thereby, it provides a thermodynamically favourable path to solar fuel production with high energy conversion efficiency and, consequently, economic competitiveness. Recently, the first-ever production of solar jet fuel has been experimentally demonstrated at laboratory scale using a solar reactor containing a ceria-based reticulated porous structure undergoing the redox cyclic process. SUN-to-LIQUID aims at advancing this solar fuel technology from the laboratory to the next field phase: expected key innovations include an advanced high-flux ultra-modular solar heliostat field, a 50 kW solar reactor, and optimized redox materials to produce synthesis gas that is subsequently processed to liquid hydrocarbon fuels. The complete integrated fuel production chain will be experimentally validated at a pre-commercial scale and with record high energy conversion efficiency. The ambition of SUN-to-LIQUID is to advance solar fuels well beyond the state of the art and to guide the further scale-up towards a reliable basis for competitive industrial exploitation. Large-scale solar fuel production is expected to have a major impact on a sustainable future transportation sector.
The CASCATBEL-project (CASCATBEL: CAScade deoxygenation process using tailored nanoCATalysts for the production of BiofuELs from lignocellullosic biomass) aims to design, optimize and scale-up a novel multi-step process for the production of second-generation liquid biofuels from lignocellulosic biomass in a cost-efficient way through the use of next-generation high surface area tailored nano-catalysts. Detailed description: Within the CASCATBEL-project a multi-step process for the production of second-generation biofuels from lignocellulosic biomass in a cost-efficient way will be developed through the use of tailored nano-structured catalysts. The proposed process is based on the cascade combination of three catalytic transformations: catalytic pyrolysis, intermediate deoxygenation and hydro-deoxygenation. The sequential coupling of catalytic steps will be an essential factor for achieving a progressive and controlled biomass deoxygenation, which is expected to lead to liquid biofuels with a chemical composition and properties similar to those of oil-derived fuels. According to this strategy, the best nano-catalytic system in each step will be selected to deal with the remarkable chemical complexity of lignocellulose pyrolysis products, as well as to optimize the bio-oil yield and properties. Since hydro-deoxygenation (HDO) is outlined in this scheme as the ultimate deoxygenation treatment, the overall hydrogen consumption should be strongly minimized, resulting in a significant reduction of the process costs. The use of nano-structured catalysts will be the key tool for obtaining in each chemical step of the cascade process, the optimum deoxygenation degree, as well as high efficiency, in terms both of matter and energy, minimizing at the same time the possible environmental impacts. The project will involve experiments at laboratory, bench and pilot plant scales, as well as a viability study of its possible commercial application. Thereby, the integrated process will be assessed according to technical, economic, social, safety, toxicological and environmental criteria. Focus IUE: IUE is involved in feedstock selection and characterization for the project. The main objective is to estimate current and future availability of lignocellulosic biomass in the EU. In addition IUE participates in an overall process assessment of the project. This is based on technical, economic, social, environmental and toxicological criteria that will be applied along the project to assess the different options being considered. These tasks will be critical for selecting the most convenient intermediate deoxygenation treatment, the optimum catalysts and the optimum operating conditions. Furthermore, a process design will be generated and a feasibility study will be conducted at commercial scale.
Clostridien-basierte Fermentationsprozesse wurden schon früh für die industrielle Herstellung von Butanol und Aceton intensiv genutzt. Basierend auf diesen Fermentationsprozessen sollen im Projekt mittels Metablic Pathway Engineering effiziente anaerobe Produktionsstämme zur Herstellung von energetisch leicht gewinnbaren Alkoholen (im Speziellen von Hexanol) erstellt werden. Als Rohstoffbasis soll durch gezielte metabolische Veränderungen Cellulose und Lignocellulose als Rohstoff für die Herstellung von Biokraftstoffen erschlossen werden. Das Projekt stellt somit einen wesentlichen Beitrag zur Entschärfung der sich abzeichnenden Konkurrenzsituation zwischen Biokraftstoffgewinnung und Nahrungsmittelproduktion dar Unter den heute bekannten Clostridien-Arten finden sich sowohl Organismen mit der Fähigkeit der Hexanolfermentation wie auch des effizienten Abbaus von Cellulose. Im Vorhaben ist vorgesehen, die Hexanolbiosynthese in C. kluyveri genauer zu untersuchen+die hierfür verantwortlichen Gene zu isolieren. Mittels Metabolic Pathway Engineering sollen dann die isolierten Gene in C. acetobutylicum und/oder C. cellulyticum funktionell zur Hexanolfermentation exprimiert werden. Parallel zu den Arbeiten an der Hexanol-Biosynthese soll im Projekt der effiziente Abbau von Cellulose durch die Organismen verbessert werden. C cellulyticum ist heute als guter Cellulose abbauender Mikroorganismus schon bekannt, C. acetobutylicum besitzt hierfür die genetische Veranlagung (Cellusome Operon)
Das geplante Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Die INERATEC bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP1.1 bis 1.14 (ohne 1.8) des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen.
Das Forschungsvorhaben adressiert die Hauptziele der Bekanntmachung 'Kopernikus-Projekte für die Energiewende' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Aufgrund der gestiegenen Umwelt- und Klimaschutzanforderungen sollen eine langfristige Dekarbonisierung der Energiesysteme und eine Speicherung und Nutzung des 'Überschussstromes' aus erneuerbaren Quellen erfolgen. Das Vorhaben soll im Erfolgsfall als Teil des Kopernikus-Projektes 'P2X' einen signifikanten Beitrag zu den Zielen der deutschen Energiewende leisten. Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen zu erarbeiten, zu demonstrieren und zu implementieren, mit denen unter Einsatz erneuerbar erzeugter elektrischer Energie stoffliche Energieträger und chemische Produkte für Anwendungen in den industriellen Leitmärkten Energie, Transport/Verkehr und Chemie wirtschaftlich, zeitlich flexibel und auf die gesellschaftlichen Bedürfnisse abgestimmt produziert werden. Die TU Bergakademie Freiberg bearbeitet hierbei die Arbeitspakete AP3 und AP6 des Forschungsclusters FC-B2. In diesem Forschungscluster sollen intensivierte, modulare und skalierbare Prozesstechnologien zur Umwandlung von CO2 und H2 in emissionsarme Synthesekraftstoffe sowie in Spezialchemikalien mit hoher Wertschöpfung entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Möglichkeit eines autarken und dezentralen Einsatzes der gesamten Prozessketten gelegt. Kernanforderungen sind Kompaktheit, hohe energetische Gesamteffizienz sowie Toleranz gegenüber Lastwechseln und häufigen An- und Abfahrvorgängen. Folgende Forschungsthemen sind im Fokus: AP3: Bau und Betrieb einer STF+-Versuchsanlage zur Herstellung von Ottokraftstoffen aus regenerativem Methanol, Katalysatoroptimierung, Variation des Einsatzstoffes; AP6: Untersuchung der Kraftstoffqualität repräsentativer Synthesekraftstoffmuster.
Ziel der Untersuchungen in diesem Forschungsprojekt ist es, verschiedene Varianten für das das am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in der Entwicklung befindliche bioliq©-Verfahren zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus Biomasse zu bewerten und vergleichbar zu machen. Die Entwicklung des bioliq©-Verfahrens ist ein dynamischer Prozess, innerhalb dessen sich ständig neue Varianten für die technische Ausführung des Verfahrens ergeben. Des Weiteren wird der Entwicklungsprozess von vielen zusätzlichen Faktoren, wie beispielsweise politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen, gesetzlichen Vorgaben oder auch ökonomischen Aspekten beeinflusst. Unter Berücksichtigung dieser Rahmenbedingungen gilt es, Richtgrößen zu erarbeiten, die es ermöglichen, Aussagen über die weitere Entwicklung der Technologie in Bezug auf die Konkurrenzfähigkeit zu Kraftsoffen fossiler Herkunft zu treffen. Mit Hilfe des bioliq©-Verfahrens lassen sich minderwertige, aschereiche Biomassen in synthetische Kraftstoffe und organische Chemieprodukte umwandeln. Dieses BtL-Verfahren bietet die Möglichkeit, im Gegensatz zu den bereits weit verbreiteten Verfahren zur Herstellung von biogenen Kraftstoffen der ersten Generation, die gesamte Pflanze in Kraftstoff umzusetzen. Neben den daraus resultierenden Vorteilen in Bezug auf den Ackerflächenbedarf, entsteht durch das bioliq©-Verfahren keine Konkurrenzsituation zwischen der Nahrungsmittelproduktion und der Kraftstoffherstellung. Vielmehr können die bei der Nahrungsmittelproduktion anfallenden Abfallprodukte und Pflanzenreste als Einsatzstoff für das bioliq©-Verfahren verwendet werden. Es handelt sich um ein mehrstufiges Verfahren, das zunächst Biomasse, die über große Acker- und Waldflächen verteilt anfällt, in dezentralen Anlagen zu einer pumpfähigen Suspension, dem sogenannten Slurry, verflüssigt, der im Vergleich zur Ausgangsbiomasse eine um den Faktor zehn gesteigerte volumenbezogene Energiedichte aufweist und somit wirtschaftlich transportiert werden kann. Aus diesen zahlreichen dezentralen Anlagen, wird der produzierte Slurry per Bahn in eine große zentrale Anlage transportiert. In dieser zentralen Anlage finden die Vergasung des Slurrys, die anspruchsvolle Aufbereitung und die Umwandlung des Synthesegases in synthetischen Kraftstoff statt.
BioMotion aimed at increasing the use, knowledge and acceptance of biofuels, focusing both on plant oils and biodiesel and also biogas, ethanol and BTL. Given that one of the main obstacles to the use of biofuels is a lack of awareness and insufficient knowledge, BioMotion created a solid and extensive knowledge platform. An international cluster of relevant actors and seven biofuel information centres were established (one in each participating region: two in Germany, one in Poland, Romania, France, Hungary and the Netherlands). A number of highly visible best practice examples, or 'beacons', were used to demonstrate the use of various raw materials for the production of different biofuels on a commercial scale. A BioMotion-Tour, with vehicles powered by several types of biofuels, showed the advantages of using biofuels. The project encouraged the development of biofuel supply chains and highlight market opportunities, particularly in rural areas. Results: - Creation of a solid and extensive centralised knowledge and experience platform on production, distribution and application of different biofuels. - Show and demonstrate innovative technologies, processes and the use of different raw materials for the production and application of different biofuels on a commercial scale. - Increased awareness of the biofuel market by informing and educating the various stakeholders in this field. - Offer solutions to current problems and create innovative possibilities to optimise the use of biofuels. - Stimulate enterprises and consumers in using biofuels. Lessons learned: - The lack of information and training about the use of the different types of biofuels is a major obstacle and the acceptance of biofuels is heavily influenced by the very emotional FOOD vs. FUEL debate. - There is a need to organize an international multilingual and native language biofuel information platform for the optimization of the information provision and communication between biofuel producers and users. - The formal interest in biofuels is highly dependent on the prices of crude-oil based fuels and the national legislation and tax system. Another lesson is that decentralised production systems are characterised by very high efficiency regarding energy utilization and gain as well as GHG emissions, which means in detail: closed cycles of materials are possible; short transportation distances; low input of fossil energy sources; maximum energy output.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
Im Berichtszeitraum wurden im Projekt Res2CNG große Fortschritte erzielt. Arbeitspakete zu grundlegenden Fragestellungen wie Biomassevergasung und -bereitstellung sowie die Zusammenstellung von Literatur zur Hochtemperaturelektrolyse wurden abgeschlossen. Thermodynamische Berechnungen zur Methanisierung legten die Basis zur Auswahl verschiedener Methanisierungskonzepte. Erste Abschätzungen zur Gasreinigung bilden die Grundlage für eine optimale Wärmeintegration. Im Rahmen des gesamten Konsortiums wurden fünf Prozessketten festgelegt, die mittels Pinch-Analyse verglichen werden. Die CNG- und LNG-Kette werden detailliert betrachtet und jeweils ein realisierbares Wärmemanagement erarbeitet. Die Ergebnisse der umfangreichen Bottom-up-Analyse der SOEC-Technologie fließen in die Technologiesteckbriefe ein, die als Grundlage für die techno-ökonomische Analyse ausgearbeitet werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 42 |
| Europa | 7 |
| Land | 7 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 23 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 42 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 42 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 37 |
| Englisch | 11 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 2 |
| Keine | 10 |
| Webseite | 32 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 37 |
| Lebewesen und Lebensräume | 37 |
| Luft | 22 |
| Mensch und Umwelt | 42 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 42 |