BIOMASSE IN DER CHEMISCHEN INDUSTRIE

Transkript

1 nachwachsende-rohstoffe.de BIOMASSE IN DER CHEMISCHEN INDUSTRIE Berlin Dr. Dietmar Peters

2 Übersicht Aufkommen und Verwendung von Biomasse Agrar- und Holzbiomasse in Deutschland Stoffliche Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen in der chemischen Industrie in Deutschland Optionen für Biomethan in der chemischen Industrie Seite: 2

3 Aufkommen und Verwendung von Biomasse Angebotsseite Biomasse Agrarrohstoffe Holzrohstoffe aquatische Rohstoffe biogene Rest- und Abfallstoffe Ölpflanzen, Zucker-/Stärkepflanzen, Proteinpflanzen, Faserpflanzen, Arzneipflanzen, Sonderkulturen Nebenprodukte von Nutztieren (Tierfette, tierische Proteine, ) Waldholz, Plantagenholz Holzinhaltsstoffe (Baumharze, Latex, Tannine, Tallöl, ) Mikroalgen, Makroalgen marine Organismen agrarische und forstliche Reststoffe (Stroh, Gülle, Waldrestholz, Maisspindeln, ) biogene Reststoffe aus der Verarbeitung von Biomasse (Rübenschnitzel, Pülpe, Schlempe, Treber, Trester, Sägespänne, Schwarzlauge, ) biogene Abfallstoffe (Altholz, Altfette, Altbiokunststoffe, ) Seite: 3

4 Aufkommen und Verwendung von Biomasse Nachfrageseite Chemikalien Produktgruppen Basis-, Fein- und Spezialchemikalien Struktur- und Funktionspolymere, Chemiefasern/Naturfasern, Naturkautschuk Baustoffe Holzprodukte sonstige biobasierte Materialien Märkte Kunststoffe, Elastomere, Textilien, Polymeradditive Wasch-/Reinigungs-/Körperpflegemittel Schmierstoffe, Klebstoffe, Anstrichmittel, Druckfarben, Farbstoffe, Düngemittel Lebensmittel-/Futtermitteladditive & -hilfsstoffe Pharmazeutika, Kosmetika Bauen und Wohnen Papier/Pappe Energieerzeugung Produktgruppen Fest- und Flüssigbrennstoffe Biogas, Wasserstoff, SNG Kraftstoffsubstitute Märkte Strom Wärme Biokraftstoffe Seite: 4

5 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Biomasseproduktion - Agrarrohstoffe Seite: 5

6 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Biomasseproduktion - Rohholz es wird überwiegend Nadelholz genutzt Quelle: BMEL es werden rd. 75 Mio. m 3 eingeschlagen Seite: 6

7 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Stoffliche Nutzung Chemische Industrie Angaben in kt Sonstige Kohlenhydrate Fette und Öle Importquote: rd. 60% Stand: Oktober 2014, Daten für 2012/2013 erst vorläufige Schätzung Quelle: FNR Seite: 7

8 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Stoffliche Nutzung Chemische Industrie Importanteil: ca. 60 % Seite: 8

9 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Stoffliche Nutzung Chemische Industrie biogen: 2,7 Mio. t fossil: 18,9 Mio. t 13% 2% 14% Biomasse Kohle Erdgas organische Rohstoffe: Σ 21,6 Mio. t 71% Erdöl Seite: 9

10 Nachwachsende Rohstoffe in Deutschland Stoffliche Nutzung Chemische Industrie Seite: 10

11 Optionen für Biomethan C 1 -Chemie Methan ist thermodynamisch ungewöhnlich stabil und kinetisch reaktionsträge. Die direkte Umwandlung niederer Alkane, insbesondere von Methan, in organische Chemieprodukte stellt eine besondere Herausforderung dar. Sie gelingt bisher nur in wenigen Sonderfällen. Standardverfahren der C 1 -Chemie ist derzeit die indirekte Umwandlung von Methan durch Dampfreforming oder partielle Oxidation in Synthesegas und dann weiter zu Basisverbindungen organisch-chemischer Wertschöpfungsketten. Insbesondere für die beiden großen Gruppen von Basischemikalien der organischen Chemie (Olefine und Aromaten) sind derzeit keine direkten Produktionsverfahren ausgehend von Methan unter Vermeidung der Stufe von Synthesegas verfügbar. Seite: 11

12 Optionen für Biomethan Stoffliche Nutzung von C 1 Art der Konversion Indirekte chemische Konversion Direkte chemische Konversion Prozesse/Produkte Synthesegas zu: Oxygenaten (bspw. Methanol, DME) Kraftstoffen (GTL: Gas-to-Liquids. MTG: Methanol-to-Gasoline) Olefinen (GTO: Gas-to-Olefins, MTO: Methanol-to-Olefines) Wasserstoff Ammoniak Oxidative Aktivierung: Oxidative Kopplung von Methan zu Ethylen Selektivoxidation von Methan zu Oxygenaten (bspw. Methanol, Formaldehyd, DME) Oxidative Halogenierung oder Ammonoxidation von Methan Nicht-oxidative Aktivierung: Dehydroaromatisierung von Methan zu Aromaten Thermische Konversion zu Acetylen Bemerkungen Stand der Technik großtechnisch umgesetzt und kommerzialisiert bzw. marktfähig i.d.r. kapitalintensive Großanlagen i.d.r. FuE (Labor-/Pilotphase) aktuell meist teurer als konkurrierende Prozesse i.d.r. nicht kommerzialisiert Ausnahmen: Halogenierung und Ammonoxidation (aktuell) sowie Thermolyse zu Acetylen (früher) i.d.r. in größeren Anlagen umgesetzt Seite: 12

13 Optionen für Biomethan Stoffliche Nutzung von C 1 Art der Konversion Biotechnologische Konversion Prozesse/Produkte Fermentation mit methanotrophen Mikroorganismen Bemerkungen FuE (Laborphase) in kleineren Anlagen machbar eine kommerzielle Realisierung Norferm (JV Dupont/Statoil) in Norwegen Kapazität: 10 kt/a SCP Betrieb: Seite: 13

14 Optionen für Biomethan Stoffliche Nutzung von C 1 Charakteristika sowie Vor- und Nachteile zentraler und dezentraler Nutzungskonzepte Eispeisung von Biomethan in das zentrale Erdgasnetz erlaubt alle konventionellen chemischen C 1 -Anwendungen, da Erdgasqualität und Ortsunabhängigkeit vorliegen alle interessierten Kunden können bedient werden Wertschöpfung beim Kunden und nicht beim Produzenten Dezentrale Vor-Ort- Nutzung von Biogas oder Biomethan ggf. zusätzliche Einnahmen durch Zertifizierung/ green premium (?) erfordert C 1 -Anwendungen, die von der Anlagenkapazität an die vorhandene Biogasmenge angepasst und wirtschaftlich betrieben werden können (egal ob als Annex-Anlage oder Vollanlage) Diversifizierung beim Produzenten / Alleinstellungsmerkmal vs. zusätzliche/neue Markteinflüsse erlaubt Wertschöpfung beim Produzenten und im ländlichen Raum Konzepte sind aktuell kapazitätsbezogen nur über eine biotechnologische Konversion denkbar, jedoch dominiert hier noch FuE die meisten Konzepte zur chemischen Konversion sind aufgrund der Economy-of-Scale aktuell unrealistisch ggf. Biogasqualität oder erhöhte Biogasqualität ausreichend (?) Seite: 14

15 Optionen für Biomethan Beispiel: Methanol aus Biomethan Einsatzstoff: Produkt: Bewertung: Biogas-Anlage mit kw m³/a Biogas und 52% Methangehalt Rohstoffkapazität: rd. 1 Mio m³/a Biomethan Methanol via Synthesegas 0,712 t Methanol ergeben sich via Synthesegas aus m³ Biogas Produktionskapazität: rd jato Methanol Kapazität von Mega-Methanol-Anlagen: > 1 Mio. jato (> t pro Tag!) d.h. ~ 720 mittelgroße Biogasanlagen der o.g. Kapazität eine Biogasanlage mittlerer Kapazität an Biogas ist nicht in der Lage ausreichend Synthesegas zu erzeugen, dass die Economy-of-Scale gewährleistet ist Eine Anlage für Syngas-to-Chemicals mit Biomethan als Rohstoff ist nicht wirtschaftlich zu betreiben. Seite: 15

16 Kontakt Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. OT Gülzow Hofplatz 1 D Gülzow-Prüzen Tel.: Fax: info@fnr.de Internet: Seite: 16