Bereich Bioraffinerien

Vor dem Hintergrund wachsender Herausforderungen hinsichtlich der Wettbewerbsfähigkeit bestehender Bioenergieanlagen beschäftigt sich der Bereich Bioraffinerien mit der Entwicklung, Analyse und Evaluierung von Verfahren, Technologien und Gesamtkonzepten für sogenannte Polyproduktanlagen. Dabei liegt der Schwerpunkt auf Biokraftstoffen. Für eine aussagekräftige Bewertung werden auch andere Produkte wie weitere Energieträger oder Grundstoffe für die stoffliche Nutzung betrachtet.

Schwerpunkt des Bereiches ist es, Verfahren zur Biokraftstofferzeugung zu entwickeln, Bioraffinerien zu bilanzieren und zu simulieren. Dazu gehört auch die Biokraftstoffherstellung im Technikum, einschließlich der Laboranalytik zur umfassenden chemisch-physikalischen Charakterisierung von Biomassen und Biokraftstoffen und der Prüfstanduntersuchung des motorischen Verhaltens flüssiger und gasförmiger Biokraftstoffe. Dies wird abgerundet durch Technikbewertung, Kostenrechnung und ökologische Bewertung von Gesamtkonzepten. Ein weiteres Ziel ist die Initiierung von Demonstrationsprojekten und deren wissenschaftliche Begleitung.

Der Bereich beschäftigt sich außerdem mit der Bilanzierung und Optimierung von Verfahren sowie Konzepten auf Basis von stationären und dynamischen Fließschemasimulationen. Ergänzend gilt es bestehende Anlagenkonzepte (z. B. für die Biokraftstoffbereitstellung) zu erweitern und optimieren sowie innovative Bioraffineriekonzepte zu entwickeln. Dazu gehört auch die multikriterielle Bewertung von Gesamtkonzepten unter Berücksichtigung von technischen, ökonomischen und ökologischen Zielstellungen. Des Weiteren steht die Entwicklung effizienter Vergasungsprozesse für definierte Synthesegasqualitäten und die Weiterentwicklung hydrothermaler Verfahren im Vordergrund. Darüber hinaus erfolgt kontinuierlich die Erarbeitung und Pflege einer Datenübersicht zum aktuellen Stand der Technik und Wissenschaft bei Prozesstechnologien für Biokraftstoffanlagen und Bioraffinerien.

Der im Bereich angesiedelte Forschungsschwerpunkt "Verfahren für chemische Bioenergieträger und Kraftstoffe" behandelt ausgewählte Forschungsthemen im Bereich Bioraffinerien.

Die Arbeitsgruppen des Bereiches

Als Voraussetzung für die Analyse und Bewertung von Systemkomponenten und Gesamtkonzepte erfolgt die Prozesssimulation in enger Schnittstelle mit den Arbeitsschwerpunkten zur Kraftstoffcharakterisierung und Synthesegasbereitstellung (z. B. in der Übergabe von Ergebnissen aus experimentellen Untersuchungen).

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

  • Stationäre Fließschemasimulationen zur Anlagenplanung, -bilanzierung und -optimierung
  • Dynamische Fließschemasimulationen zur bedarfsgerechten Anlagenregelung
  • Methoden und Daten zur Simulation von Biomassekonversionsanlagen (z. B. Kinetikmessungen)

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stefan Rönsch (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-451
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Unter Einbindung der Ergebnisse aus den experimentellen Untersuchungen einerseits, den Ergebnissen aus der Prozesssimulation andererseits, konzentriert sich dieser Schwerpunkt auf die Ansätze zur Bereitstellung von Biokraftstoffen und weiteren Produkten in Bioraffinerien aus systemtechnischer Sicht.

Fokusthemen der Arbeitsgruppe

  • Analyse und Optimierung bestehender Biokraftstoffanlagen und einzelner
    Systemkomponenten
  • Weiterentwicklung von Biokraftstoffanlagen zu Bioraffinerien, zur optimalen Überführung biogener Rohstoffe in Energieträger und weitere Produkte
  • Entwicklung innovativer Konzepte und Technologien zur Erschließung alternativer Rohstoffquellen (z. B. Lignozellulose, Reststoffe und Algen)

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Arne Gröngröft (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-446
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Für eine vergleichende Einordnung der aus technischer Sicht relevanten Gesamtkonzeptansätze für Biokraftstoff- und Bioraffinerietechnologien untereinander sowie im Vergleich zu alternativen Ansätzen im Energiesystem ist eine Gesamteinschätzung auf Basis von multikriteriellen Analysen und Bewertungen nach unterschiedlichen Gesichtspunkten (z. B. Technik, Kosten, Umwelteffekte) erforderlich. Darüber hinaus gewährleisten Ökobilanzen sowie Machbarkeitsstudien und die Untersuchung von Aspekten rund um die Standortplanung den Praxisbezug.

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

  • Strategieentwicklung und Politikberatung, Monitoring
  • Bewertung von Biokraftstoff- und Bioraffineriekonzepten nach (i) singulären Kriterien (technologisch, ökologisch, betriebs- und volkswirtschaftlich) und (ii) multikriteriellen Zielsetzungen
  • Machbarkeitsstudien
  • Initiierung und Begleitung von Demonstrationsprojekten

Ansprechpartner:
Dr. Michael Seiffert (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-445
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In enger Synergie mit den Fragestellungen rund um die Prozesssimulation und systemtechnische Ansätze sind in diesem F&E-Schwerpunkt die thermo-chemischen Prozesse und Verfahren im Kontext von Bioraffinerieansätzen Gegenstand theoretischer, aber auch experimenteller und praktischer Untersuchungen.

Fokusthemen der Arbeitsgruppe:

  • Komponentenentwicklung mit Fokus auf thermo-chemische Verfahren (z. B. Vergasungsprozesse mit gravimetrischen Rektionsretorten, katalytische Prozesse mit Rohrreaktor und Plattenreaktor)
  • Analyse und versuchstechnische Optimierung der Biomassevergasung (z. B. innovative Biomassekonditionierungsverfahren, mehrstufige Prozessführung unter Berücksichtigung der Effekte für die Gaskonditionierung und Produktsynthese)
  • Untersuchung von Prozessen und Technologien für die hydrothermale Biomassekonversion (Hydrothermale Carbonisierung [HTC], hydrothermale Verflüssigung)

Ansprechpartner:
Dr. Marco Klemm (Arbeitsgruppenleiter)
Tel.: +49 (0)341 2434-537
E-Mail

 

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