Erforschung der Mischung alternativer Brenn- und Kraftstoffe

Lagerungsstabilität sicher bestimmen

Der Rancimattest zur Bestimmung der Lagerstabilität von alternativen Brennstoffen soll für Mehrkomponenten-Brennstoffe ertüchtigt werden. Foto: OWI

23. Mai 2018 – Treibhausgasreduzierte flüssige Brenn- und Kraftstoffe werden künftig an Bedeutung zunehmen, weil sie einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten können. Fettsäuremethylester (FAME) aus Altspeisefetten (UCOME) kann heute schon beigemischt werden und auch hydriertes Pflanzenöl (HVO) eignet sich technisch als Heizölersatz. Weitere biogene und synthetische Brennstoffe (XtL) befinden sich in der Entwicklung. Brennstoffe, die aus mehreren Komponenten bestehen, müssen langzeitstabil und alterungsresistent bei der Lagerung im Heizöltank sein.

Die der Heizölnorm entsprechende Qualität von Brennstoffen mit alternativen Anteilen wird mit etablierten chemischen Analysemethoden, wie beispielsweise PetroOxy (DIN EN 16091) oder Rancimat (DIN EN 15751), bestimmt und bewertet. Aufgrund der großen Anzahl an möglichen Reaktionsmechanismen als auch Wechselwirkungen in den Mehrkomponenten-Blends aus FAME/UCOME, XtL und Heizöl EL, erwiesen sich die gängigen Kennwerte der Standardanalytik zuletzt als nicht ausreichend, um die Stabilität der Brennstoffe entsprechend zu charakterisieren und einen sicheren Betrieb in der Anwendungstechnik zu gewährleisten. Das fehlende Verständnis der auftretenden chemischen Reaktionen macht eine eindeutige Bewertung der Brennstoffe und deren Blends hinsichtlich der chemischen und physikalischen Lagerstabilität über Normparameter schwierig.

In einem aktuellen Forschungsprojekt wollen das OWI Oel-Waerme-Institut und das Max-Planck-Institut für Kohleforschung die Standard-Analytik auch für die Bewertung des Langzeitstabilitätsverhaltens von Mehrkomponenten Brennstoffen nutzbar machen. Dazu sollen die ablaufenden Alterungsmechanismen und bislang unbekannte chemische und physikalische Phänomene während der Lagerung beispielhaft an Brennstoffen bestehend aus FAME, HVO und Heizöl detailliert untersucht und aufgeschlüsselt werden.

Zudem werden die komplexen Gemische von Brennstoffen (Heizöl/FAME/UCOME/XtL) und Alterungsprodukte unter verschiedenen Lagerbedingungen durch den Einsatz der hochauflösenden Massenspektrometrie auf molekularer Ebene charakterisiert. Dadurch kann das Verständnis der chemischen Alterungsreaktionen, von physikalischen Effekten und der Wechselwirkung verschiedener Brennstoffe im Mehrkomponentengemisch verbessert werden. Dies bildet die Grundlage für die angestrebte Weiterentwicklung standardanalytischer Methoden zur normgerechten Bestimmung der Lagerstabilität. Auch für die Entwicklung von Produkten durch die Biokraftstoff- und Mineralölindustrie können weiterentwickelte Analysemethoden hilfreich sein.

Das IGF-Vorhaben 19965 N der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

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