Crude oil: Raw material for the production of fuels and chemicals in the 20 th century

Crude oil: Raw material for the production of fuels and chemicals in the 20 th century crude oil chemical products C 2-4 oil refinery steamcracker chemical processing transportation and heating fuels 25

21 th century: Variety of different sources for fuels and chemical feedstock is developing oil sand nuclear power chemical products wind power natural gas solar power coal bio mass I hydro power bio mass III chemical processing transportation and heating fuels FT Synthesis gas CO and H 2 26

Wirtschaftliche Bedeutung der Katalyse heute Wertschöpfung katalytischer Verfahren: 1 Katalysator schaftt 100-500 Mehrwert Chemicals US $ 2.8 bn Chemical Industry US$55bn 5.5 47.4 % Automotive US $ 2.3 bn Environment US $ 3.6 bn 30.6 % Refinery US$25b 2.5 bn 22.0 % Power US$07bn 0.7 Industrial US $ 0.6 bn Polymers US $ 2.7 bn Source: The Catalyst Group Resources, Intelligence Report, 2004; SRI Consulting, Speciality Chemicals, Catalysts, 2004 BASF estimates 27

Abgasnachbehandlung Exhaust-gas treatment of the E 320 BLUETEC Diesel Oxidation Catalyst t (DOC) NO x Storage Catalyst (NSC) Diesel Particulate Filter (DPF) Selective Catalytic Reduction (SCR) Source: Daimler AG 28

Polymere: Kunststoffverbrauch in Automobilindustrie 29 29 Prof. Dr. O. Deutschmann VL Chemie für Maschinenbauer Zusatzmaterial für WS 2007/08

Laborreaktor versus technischer Reaktor 30

Chemie und Umwelt Baerns et al., Technische Chemie, Wiley, 2006 31

Jährlicher Gesamtausstoß an NO x in Baden- Württemberg 1990 5 km x 5 km R. Friedrich, IER, Universität Stuttgart, 1990 32

Einführung von maximal zulässigen Emissionswerten für Kraftfahrzeuge 097 0.97 [g/km] HC + NO x HC EURO I 1992 EURO II 1996 PKW: Benzin 8.0 NO x [g g/km] Schwerlast: Diesel EURO II 1996 EURO III 2000 IV 2005 EURO I 1992 EURO III NO x 2000 IV 0.15 g/km V 2005 0.08 g/km 2010 0.0 CO [g/km] 2.7 0.0 Partikel [g/km] 0.36 2 Die sich ständig verschärfenden Grenzwerte verlangen nach neuen Technologien zur Reduzierung der Schadstoffemissionen. 33 33

Schadstoffe bei der motorischen Verbrennung und Abgasreinigungsverfahren stöchiometrisch Benzinmotor Schadstoffe mager Dieselmotoren Magermischmotoren C m H n CO NO x Ruß Dreiwegekatalysator Rußfilter Speicherkatalysatoren SCR-Katalysatoren 34

Dreiwege-Abgaskatalysator Abb. aus Christen/Baars, Chemie, Verlag Sauerländer 35

Verringerung der Stickoxidemissionen in Kfz durch Abgasnachbehandlung: Harnstoff-SCR Dosierungssystem für Reduktionsmittel ( AdBlue, 32.5 wt% Harnstofflösung) Spray, Mischung, Verdampfung, Thermolyse + Hydrolyse (NH 2 ) 2 CO + H 2 O 2 NH 3 + CO 2 8 NH 3 + 6 NO 2 7 N 2 + 12 H 2 O Abb. von Robert Bosch GmbH 36

Verringerung der Stickoxidemissionen in Kfz durch Abgasnachbehandlung: Speicherkatalysator NO x Reduction Storage Storage NO x at catalyst entrance Lean Rich Lean Time NO x at catalyst exit Magerphase (lean) = O 2 Überschuss 37 Fettphase (rich) =O 2 Mangel

Reduzierung der Partikelemissionen: Rußfilter Keramische Filter aus Siliziumkarbid oder Kordierit sammeln die Partikel Problem: Regenerierung der Filter - Oxidation des Rußes verlangt 600 C (wesentlich höher als Abgastemperatur) - Verwendung eines Katalysators, aber ungenügender Kontakt zwischen Ruß und Katalysator 38

Treibhauseffekt klimaverändernde Wirkung von CO 2 u.a. Abb. aus Mortimer, Müller. Chemie. Thieme, 2007 39