Versuchsanlage zur Hydrierung von Kohlenstoffoxiden zu Kohlenwasserstoffen

• Fachliche Zuordnung: Verfahrenstechnik, Technische Chemie
• Förderung: Förderung in 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570650097

Die heterogen-katalysierte Hydrierung von CO2 zu Kohlenwasserstoffen stellt einen zentralen Baustein für die Synthese nachhaltiger Kraftstoffe und chemischer Intermediate dar. Die erhaltenen Moleküle können fossile Rohstoffe schrittweise substituieren und ermöglichen damit die Nutzung vorhandener Infrastruktur, was letztlich den Energie- und Rohstoffwandel erleichtert. In diesem Kontext soll das beantragte Großgerät die flexible Bearbeitung verschiedener wissenschaftlicher Fragen gestatten und die experimentelle Ausstattung des Antragstellers gezielt stärken. Ein wissenschaftlicher Schwerpunkt befasst sich mit der Untersuchung und Vereinfachung von zweistufigen Prozessen. Fokus ist dabei einerseits auf der CO2-Konvertierung zu CO und der anschließenden Fischer-Tropsch-Synthese (FTS) sowie andererseits auf der Kombination von Kettenaufbau über die FTS und Produktaufarbeitung mittels Cracken bzw. Isomerisieren. Die Umsetzung dieser zweistufigen Prozesse in einem einzigen Reaktor bietet das Potential zur Vereinfachung des Verfahrens. Allerdings bestehen eine Reihe von wissenschaftlichen Fragestellungen in Bezug auf die Entwicklung bi-funktionaler Katalysatoren sowie auf die Betriebsführung und Reaktorgestaltung. Im zweiten wissenschaftlichen Schwerpunkt steht das Desaktivierungsverhalten von Katalysatoren für die Hydrierung von CO/CO2 im Mittelpunkt, das durch verschiedene Mechanismen wie Oxidation, Verkokung und Sintern des Aktivmaterials verursacht wird. Die anwendungsnahen wissenschaftlichen Fragstellungen befassen sich einerseits mit der Quantifizierung der Desaktivierung und der Reaktivierung mittels empirischer Modelle, die auf mechanistischen Erkenntnissen aufbauen. Andererseits sollen Katalysatoren entwickelt werden, die stabiler sind und sich leichter regenerieren lassen. Mittels Des-/Reaktivierungsmodellen sollen Betriebsstrategien entwickelt werden, die den Lebenszyklus des Katalysatormaterials verbessern. Die wissenschaftlichen Fragestellungen erfordern eine breite experimentelle Datenbasis zur Entwicklung und Parametrierung geeigneter Modelle, da das Zusammenspiel von Experiment und Modell für den systematischen Erkenntnisgewinn zentral ist. Das Großgerät soll die erforderlichen Experimente ermöglichen und flexibel für verschiedene konkrete Forschungsfragen in Bezug auf die Hydrierung von CO/CO2 eingesetzt werden können.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Versuchsanlage zur Hydrierung von Kohlenstoffoxiden zu Kohlenwasserstoffen
• Gerätegruppe: 1110 Reaktionsgefäße für Niederdruck, (Hydrierung, Katalyse, Polymerisation)
• Antragstellende Institution: Universität Ulm
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Robert Güttel