Mit der Änderung des Klimaschutzgesetzes von 2021 setzt sich Deutschland das Ziel, bis 2045 treibhausgasneutral zu werden. Durch die Verbrennung von erdölstämmigen Rohstoffen wird ein Großteil der Treibhausgasemissionen im Energie- und Transportsektor freigesetzt. Der Wandel im Transportsektor tendiert derzeit zu Elektro- und Wasserstoffmobilität. Jedoch wird der Flug- und Langstreckenverkehr aufgrund der hohen benötigten Energiedichte weiterhin auf flüssige Kraft- und Treibstoffe angewiesen sein.

Eine Möglichkeit zur Herstellung flüssiger Energieträger bietet der Power-to-Liquid-Prozess (PtL-Prozess). Ausgehend von erneuerbarem Strom und durch Verwendung der Fischer-Tropsch Synthese (FT Synthese) kann ein breites Spektrum flüssiger Energieträger hergestellt werden. Bei der FT-Synthese wird Synthesegas, eine Mischung aus Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂), zu Kohlenwasserstoffen (KWs) und Wasser umgesetzt. Bei Verwendung eines herkömmlichen FT-Katalysators sorgt das entstehende Wasser für eine schnellere Desaktivierung und somit zu einer kürzeren Lebenszeit des Katalysators. Zudem setzt sich Wasser an die aktiven Stellen des Katalysators ab und inhibiert dadurch die Reaktion. Mit der situ-Wasserentfernung kann diesen Problemen entgegengewirkt werden. Durch das Hinzugeben von kommerziellen Sorbenzien, z.B. Zeolith-Materialen kann das entstehende Wasser aus der Reaktionszone entfernt werden.
Für den kontinuierlichen Betrieb der Anlage muss die Regeneration der Sorbenzien gewährleistet werden, sobald dieses mit Wasser gesättigt ist. Ein neuartiger Ansatz ist das Koppeln zweier Suspensionsblasensäulen (SBC). Die Kombination aus zwei SBCs mit in-situ Wasseradsorption und -desorption vereint somit zwei neuartige Konzepte in Reaktordesign und Reaktionstechnik.

Am EBI ceb wurde zur Untersuchung der Hydrodynamik und Zirkulationsraten ein Kaltmodell des neuartigen Konzepts aufgebaut. Zusätzlich wird die Kombination aus Wasseradsorption und FT Reaktion an einer weiteren Laboranlage untersucht. Hier werden zunächst die vielversprechendsten Sorbenzien durch inline Lasermessungen auf Adsorptionskapazitäten untersucht, um später über Umsätze und Selektivitäten den Einfluss auf die Reaktion zu quantifizieren.

Forschungsschwerpunkte:

• Kaltmodell-Untersuchungen eines neuartigen Reaktorkonzepts
• Modellierung der Zirkulationsraten im Kaltmodell
• Charakterisierung geeigneter Sorbenzien auf mechanische Stabilität und Adsorptionskapazität
• Untersuchung des Einflusses der Wasseradsorption auf die FT Reaktion