Verbundvorhaben CARE-o-SENE: Katalysatorforschung für nachhaltige Flugzeugtreibstoffe; Teilvorhaben: Katalytische und kinetische Untersuchungen im Festbettreaktor

Die Umwandlung von grünem Wasserstoff und nachhaltig gewonnenem Kohlenstoffdioxid in flüssige Energieträger (Power-to-Liquids; PtL) im Fischer-Tropsch (FT) Prozess ist der vielversprechendste Weg zur Dekarbonisierung der Luftfahrt. Ein entscheidendes Erfolgskriterium für eine langfristige Tragfähigkeit von PtL-Technologien werden konkurrenzfähige FT-Katalysatoren mit hoher Effizienz und hohen SAF (sustainable aviation fuels) Ausbeuten sein, deren Entwicklung das Ziel des ambitioniert angelegten Vorhabens "Catalyst Research for Sustainable Kerosene" (CARE-o-SENE) ist. Dazu sollen vielversprechende Katalysatoren in einem wissensbasierten Ansatz (weiter-)entwickelt werden, getrieben von experimentellen Ergebnissen mittels in-situ und operando-Spektroskopie- und Mikroskopie-Methoden und theoretischen Rechnungen. Da PtL-Anlagen in einem breiten Skalierungsfenster realisiert werden können, erfolgt der Test der Katalysatoren in verschiedensten Reaktortypen. Das Fraunhofer IKTS befasst sich dabei mit der Testung der Katalysatoren in Festbettreaktoren. Ziel der Untersuchungen ist dabei nicht nur die Bestimmung der Performance der im Vorhaben entwickelten Katalysatoren bei verschiedenen Betriebsbedingungen, sondern auch die Ableitung belastbarer kinetischer Modelle. Hierfür werden im Vorhaben Messungen der axialen Konzentrationsprofile innerhalb des Fischer-Tropsch-Reaktors durchgeführt. Die im Projekt gewonnenen Ergebnisse zur Performance der neuentwickelten Katalysatoren sollen zudem in eine prozessmodellbasierte techno-ökomische Bewertung der gesamten Prozesskette zur Erzeugung von Kerosin über PtL-Prozesse einfließen. Der Aufbau langfristiger strategischer Kooperationspartnerschaften zwischen den verschiedenen deutschen und südafrikanischen Partnern hat das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der Entwicklung künftiger Projekte im Bereich des grünen Wasserstoffs zu spielen und erhebliche Beiträge zur Etablierung einer Wasserstoffwirtschaft zu leisten.