BiokraftstoffeFachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft im aktuellen Förderprogramm „Nachwachsende Rohstoffe“

 
AnfangEndeFKZProjektthemaAufgabenbeschreibungErgebnisdarstellungKontaktBericht

2017-06-01

01.06.2017

2020-03-31

31.03.2020
22002017Verbundvorhaben: Grundlagenorientierte Untersuchungen zum Einspritz- und Verbrennungsverhalten von Pflanzenölkraftstoff und Übertragung auf ein Motorsystem der Abgasstufe IV/V; Teilvorhaben 2: Charakterisierung des Einspritzverhaltens von Rapsölkraftstoff und Pflanzenölen sowie Optimierung der Einspritzparameter - Akronym: EVOLUMZiel des Verbundprojektes ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung von pflanzenöltauglichen Off-Road-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung und die Validierung der Ergebnisse am Prüfstand. Die Forschungsergebnisse sind überwiegend kraftstoffspezifisch und daher auf unterschiedliche Motoren übertragbar. Die Ergebnisse sollen den Kenntnisstand zu motorrelevanten Eigenschaften von Rapsölkraftstoff und anderen Pflanzenölen erweitern, um die Wissensbasis für die Auslegung von Injektoren und Abgasnachbehandlungssystemen zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für die Entwicklung von Lösungen zur Umstellung der bisher noch weitgehend auf fossilen Energieträgern basierenden land- und forstwirtschaftlichen Antriebstechnologien auf erneuerbare Antriebe bzw. Kraftstoffe nutzbar sein. Im Teilvorhaben 2 des Verbundprojektes wird an einem Einspritzsystemprüfstand die hydraulische Einspritzcharakteristik von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölkraftstoffen mittels dem Einspritzratenmessgerät Moehwald HDA und einer optisch zugänglichen Hochdruckkammer ermittelt. In Verbindung mit den in Teilvorhaben 1 gewonnenen Erkenntnissen erlaubt eine kraftstoffspezifische Optimierung der Einspritzparameter. Das Verbundprojekt ist in 2 Teilvorhaben gegliedert, die jeweils vom Antragsteller hauptverantwortlich bearbeitet werden. Das Teilvorhaben 2 obliegt der OTHR und umfasst folgende Arbeiten: - Charakterisierung der Einspritzung (Einspritzmengen, Strahlzerfall und Gemischbildung) von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen in Abhängigkeit von Gegendruck, Kraftstofftemperatur und Einspritzparametern, wie Einspritzdruck und Mehrfacheinspritzungen - Aufbau eines Versuchsmotor mit Abgasnachbehandlungssystem am Motorprüfstand - Übertragung der Erkenntnisse auf den Vollmotor und das Abgasnachbehandlungssystem in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern - Optimierung der Kalibrierung hinsichtlich des Leistungs- und EmissionsverhaltensProf. Dr.-Ing. Hans-Peter Rabl
Tel.: +49 941 943-5164
hans-peter.rabl@oth-regensburg.de
Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg
Prüfeninger Str. 58
93049 Regensburg
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01.03.2016

2018-02-28

28.02.2018
22003415Verbundvorhaben: Gemischbildungsverhalten Bio-Ethanol-haltiger Kraftstoffe unter dieselrelevanten Bedingungen; Teilvorhaben 1: Gemischbildung Qualitativ - Akronym: GemischbildungIn der Vergangenheit wurde in mehreren Ursache-Wirkungs-Untersuchungen der Einfluss der Beimischung von Bioethanol zu Dieselkraftstoffen auf die Schadstoffemissionen und die Verbrennungseffizienz untersucht. Es wurde bislang NICHT untersucht, wie der Bioethanolanteil die Kraftstoff/Luft-Gemischbildung (Luft meist im überkritischen Zustand) beeinflusst, so dass die eigentlichen Gründe für die Bioethanol-induzierte Veränderung der Schadstoffemissionen und der Verbrennungseffizienz nicht bekannt sind. Darum wird in diesem Forschungsvorhaben die Strahl-/Jetvermischung zwischen dem bioethanolhaltigen Dieselkraftstoff und dem Umgebungsfluid unter dieselrelevanten Druck- und Temperaturbedingungen experimentell und in situ quantitativ analysiert und in einem numerischen Model abgebildet. Aus dem daraus erwachsenen Verständnis über die durch die Bioethanolzugabe entstandenen Veränderungen in der Kraftstoff/Luft-Gemischbildung kann die Prozessführung (Einspritzdruck, Einspritzzeitpunkt, ...) auf den Bioethanolgehalt angepasst werden und so das eigentliche Potenzial (Herabsetzung der Viskosität, erhöhte Verdampfungsenthalpie, Sauerstoffanteil im Ethanol) der Bioethanolzumischung erst richtig ausgeschöpft werden. Das Vorhaben unterteilt sich in vier ineinandergreifende Arbeitspakete, die jeweils von einer Forschungsstelle mit der entsprechenden Expertise bearbeitet werden. Im Arbeitspaket (AP) I werden in einer optisch zugänglichen Einspritzkammer die verschiedenen Gemischbildungs-regime charakterisiert. Im AP II wird die Gemischbildung an ausgesuchten Betriebspunkten quantitativ analysiert, so dass sie im AP III numerisch abgebildet werden kann. Im AP IV wird die praktische Relevanz durch die Einbindung eines Industriepartners sichergestellt.Prof. Dr.-Ing. Michael Wensing
Tel.: +49 9131 85-29782
michael.wensing@fau.de
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT)
Am Weichselgarten 8
91058 Erlangen
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2017-06-01

01.06.2017

2019-11-30

30.11.2019
22004016Verbundvorhaben: Grundlagenorientierte Untersuchungen zum Einspritz- und Verbrennungsverhalten von Pflanzenölkraftstoff und Übertragung auf ein Motorsystem der Abgasstufe IV/V; Teilvorhaben 1: Charakterisierung des Zündverhaltens und Brennverlaufs von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen - Akronym: EVOLUMZiel des Verbundprojektes ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Auslegung der Motorsteuerung von pflanzenöltauglichen Off-Road-Motoren mit moderner Abgasnachbehandlung und die Validierung der Ergebnisse am Prüfstand. Die Forschungsergebnisse sind überwiegend kraftstoffspezifisch und daher auf unterschiedliche Motoren übertragbar. Die Ergebnisse sollen den Kenntnisstand zu motorrelevanten Eigenschaften von Rapsölkraftstoff und anderen Pflanzenölen erweitern, um die Wissensbasis für die Auslegung von Injektoren und Abgasnachbehandlungssystemen zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen für die Entwicklung von Lösungen zur Umstellung der bisher noch weitgehend auf fossilen Energieträgern basierenden land- und forstwirtschaftlichen Antriebstechnologien auf erneuerbare Antriebe bzw. Kraftstoffe nutzbar sein. Im Teilvorhaben 1 des Verbundprojektes wird das Zündverhalten und der Brennverlauf von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen in einem Constant-Volume-Combustion-Chamber Prüfgerät AFIDA untersucht, die in Verbindung mit Teilvorhaben 2 eine kraftstoffspezifische Optimierung der Einspritzparameter erlauben. Das Verbundprojekt ist in 2 Teilvorhaben gegliedert, die jeweils vom Antragsteller hauptverantwortlich bearbeitet werden. Das Teilvorhaben 1 obliegt dem TFZ und umfasst neben der Projektkoordination folgende Arbeiten: - Integration eines Injektors in den Advanced Fuel Ignition Delay Analyser (AFIDA) - Charakterisierung des Zündverhaltens und Brennverlaufs von Rapsölkraftstoff und weiteren Pflanzenölen in Abhängigkeit von Brennraumtemperatur und –druck, Gaszusammensetzung im Brennraum und Einspritzparametern, wie Einspritzdruck und Mehrfacheinspritzung - Abschätzung der gas- und partikelförmigen Emissionskomponenten und Abgleich mit den Emissionsmesswerten am Prüfstand der OTHR - Übertragung der Erkenntnisse auf den Vollmotor und das Abgasnachbehandlungssystem in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern.Dr. Edgar Remmele
Tel.: +49 9421 300-130
edgar.remmele@tfz.bayern.de
Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Schulgasse 18A
94315 Straubing
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2016-04-01

01.04.2016

2018-11-30

30.11.2018
22018415Verbundvorhaben: Co-Kultivierung von Algen und Hefen zur umweltfreundlichen Gewinnung von Biokraftstoffen und Carbonsäuren (CoKult); Teilvorhaben 1: Bioprozessentwicklung - Akronym: CoKultZiel des Verbundvorhabens war die Entwicklung und Überführung einer stabilen Co-Kultivierung von einer lipidbildenden Alge und einer carbonsäure-produzierenden Hefe und deren Überführung vom Schüttelkolbenmaßstab bis in ein neuartiges Outdoor-Flat-Panel-System zur umweltfreundlichen und nachhaltigen Gewinnung von Carbonsäuren und Biokraftstoffen unter Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen und preiswerten Ab- und Nebenprodukten der Agrar-, Lebensmittel und Biokraftstoffindustrie. Das von der Hefe während der Wachstums- und Produktbildungsphase gebildete Stoffwechselnebenprodukt CO2 sollte unmittelbar durch die phototrophe Alge aufgenommen und direkt als primäre Kohlenstoffquelle das Algenwachstum und deren Produktbildung positiv beeinflussen. Parallel dazu sollte das von der sauerstoffproduzierenden Alge abgegebene O2 effektiv von der aeroben Hefe zur Stimulierung und Aufrechterhaltung zellinterner Stoffwechselvorgänge genutzt werden. Zu Beginn des Forschungsvorhabens sollte die Kinetik verschiedener Algen- und Hefearten in Mono- und Mischkulturansätzen im Labormaßstab untersucht, ermittelt und dadurch eine für die Co-Kultivierung potentiell geeignete phototrophe Alge und aerobe Hefe sondiert werden. Die Ermittlung der optimalen Kultivierungsbedingungen (gemeinsames Kulturmedium, Nährsalze, C-Quelle, Temperatur, pH-Wert) und der verfahrenstechnischen Parameter (Begasungsrate, Lichtintensität, Belichtungsdauer) im Blasensäulensystemen dienten als Basisdaten für die Maßstabsübertragung des optimierten Kultivierungsregimes in das vom Verbundpartner TZ-Leipzig für den Technikumsmaßstab ingenieurtechnisch konstruiert und gebaute Flat-Panel-System, welches in enger Kooperation mit der Linbec UG am Standort Köthen betrieben wurde. Mit dem Vorhaben sollte ein wesentlicher Beitrag zur nachhaltigen Gewinnung von Bioenergie und biotechnologisch erzeugten Chemikalien geleistet werden.Zu Beginn war die Findung eines gemeinsamen Nährmediums, welches ein stabiles Wachstum und höchstmögliche Produktausbeuten erlaubte, notwendig. Als aussichtsreichstes Medium wurde das Setlik-Medium selektiert, welches durch gezielte Modifikation in der Nährsalzzusammensetzung an die Bedürfnisse der Algen und Hefen angepasst wurde. Wachstums- und Produktbildungskinetiken für ausgesuchte Hefen und Algen-Gemische wurden ermittelt, sodass sich aufgrund der Teilungsraten, der gemeinsamen Stickstofflimitation, des stabilen heterotrophen sowie phototrophen Algenwachstums und der hohen Carbonsäureausbeuten die weiteren Untersuchungen auf die Co-Kultivierung der Hefe Yarrowia lipolytica H181 und der Grünalge Dunaliella tertiolecta 13.86 als aussichtsreichste Kombination fokussierten. Verschiedene Abprodukte (Rohglycerin, Glycerinwasser) wurden als C-Quelle auf ihre Eignung in einem Hefe-Algen-Mischsystem getestet. In allen getesteten Substratvarianten konnte eine stabile Mischkultur mit Produktsynthese (Citrat) detektiert werden. Aufgrund minimaler Nährsalzfracht und zur Vermeidung nachgelagerter Limitationen sowie zur Erhaltung der Vergleichbarkeit wurde im weiteren Projektverlauf konzentriertes Glycerol als Kohlenstoffquelle eingesetzt. Für die gemeinsame Kultivierung der favorisierten MO wurden die optimalen verfahrenstechn. Bedingungen im Blasensäulensystem ermittelt. Bei 26 °C, einem pH-Wert zwischen 5,5 und 6,5, einer Begasungsrate von 0,5 vvm (Luft), einer Belichtungsintensität von 50 % (140 lm) und einem Tag-Nacht-Zyklus von 12 h :12 h konnte ein durchgängiges Wachstum beider MOs sowie der höchste Citratgehalt (26,3 g L-1) im Batch-Ansatz erreicht werden. Die Resultate waren die Basis für die Maßstabsübertragung in ein Flat-Panel-System und wurden erfolgreich durch den Partner TZ-Leipzig in den Technikumsmaßstab übertragen. Die ökologischen Vorteile für die Co-Kultivierung zur Citratbildung gegenüber dem industriellen Prozess mit A. niger konnten aufgezeigt werden. Dr. Andreas Aurich
Tel.: +49 341 235-1613
andreas.aurich@ufz.de
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
Permoserstr. 15
04318 Leipzig
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2017-03-01

01.03.2017

2019-06-30

30.06.2019
22018616Nachwuchsgruppe: Mikrobielle Produktion flüssiger Kohlenwasserstoffe als infrastrukturkompatible Treibstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe - Phase II (Drop-In biofuels) - Akronym: dropin-biofuelsIm Rahmen des Förderprogramms "Nachwachsende Rohstoffe" der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Förderträger des BMEL, wurde die Nachwuchsgruppe "mikrobiellen Produktion von Kohlenwasserstoffen als 'Drop-In' Krafstoffe" an der Technischen Universität Darmstadt weitergeführt. Ziel der Arbeiten ist es, flexible und robuste Plattformen für die Herstellung definierbarer Kohlenwasserstoffe zum direktem Einsatz in Verbrennungsmotoren aus nachwachsenden Rohstoffen zu entwickeln. Hierzu wurden zwei mikrobielle Systeme parallel entwickelt . In einem auf dem Bakterium Bacillus subtilis basierenden System wird eine definierte de-novo-Synthese angestrebt, während im zweiten auf der oleogenen Hefe Yarrowia lipolytica basierten System der Kohlenwasserstoff aus dem Abbau zelleigener Speicherstoffe ensteht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden moderne Methoden der Genomsequenzierung und -manipulation, die gezielte Analyse und Optimierung von beteiligten Stoffwechselwegen ("metabolic engineering") sowie Hochdurchsatz-Bioverfahrenstechniken miteinander kombiniert. Zur Gewährleistung einer optimalen Gesamtökonomie, wird bei der Prozessentwicklung -neben der Kohlenwasserstoff-Sekretion, die Bildung und Sekretion von hochwertigen Nebenprodukten, wie Enzymen, berücksichtigt. Produkt-, Stamm- und Prozessentwicklung werden frühzeitig miteinander gekoppelt und der für einen kommerziell erfolgreichen Prozess notwendige Maßstab durch Skalierungsuntersuchungen frühzeitig berücksichtigt.Das Projekt lässt sich nach den verwendeten Organismen in einen Hefe- und einen bakteriellen Bereich einteilen. Für den hefebasierten Bereich wurden zuvor identifizierte Yarrowia lipolytica Produktionsstämme verwendet. Es wurden die heterologe Expression Fettsäure-decarboxylierender Enzyme weiter untersucht. Für die zuvor bioinformatisch charakterisierten Paare der sog. ADO/AAR konnte bis zum Ende des Vorhabens keine signifikante Produktion von Kohlenwasserstoffen nachgewiesen werden. Im Gegensatz hierzu konnte mit einer Photodecarboxylase (CvFAP) eine Kohlenwasserstoffbildung gezeigt werden. Entsprechende erste Bioprozesse wurden entwickelt und publiziert (Bruder et al. 2019, https://doi.org/10.1186/s13068-019-1542-4). Ebenso konnte die Charakterisierung der industriell vielversprechenden Stämme zur Lipid Produktion (Hackenschmidt et al. 2019, https://doi.org/10.1093/femsyr/foz068) sowie Versuchen zur Produktion Isoprenbasierter Kohlenwasserstoffen (Bruder et al. 2019, https://doi.org/10.1002/ejlt.201900172) publiziert werden. Für das bakteriell basierte System konnte mit replizierenden Zellen keine signifikante Produktion von Kohlenwasserstoffen erreicht werden. Auf Basis des reduzierten Genoms des Expressionswirts B. subtilis wurde jedoch eine robuste Expressionsplattform generiert und um neuartige Methoden erweitert (Nadler et al., https://doi.org/10.3389/fbioe.2018.00207). Auf Basis dieser konnte die oben genannte CvFAP auf Sporen von B. subtilis präsentiert werden und eine in vitro Decarboxylierung von Fettsäuren zu Kohlenwasserstoffen gezeigt werden. Sowohl Hefe als auch Bakterien Stämme konnten im Rahmen von Technologietransfers an die Industrie übertragen werden.Dr. Johannes Kabisch
Tel.: +49 6151 16-22044
kabisch@bio.tu-darmstadt.de
Technische Universität Darmstadt - Fachbereich Biologie - Fachgebiet Computergestützte Synthetische Biologie
Schnittspahnstr. 10
64287 Darmstadt
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2016-07-01

01.07.2016

2018-09-30

30.09.2018
22021315Einfluss neuer Ottokraftstoffe auf die Alterung von Schmierstoffen und die resultierenden tribologischen Eigenschaften von Motorkomponenten - Akronym: Benzin-BlendsErgänzend zu den mineralischen werden alternative Kraftstoffe, wie z.B. Bioethanol (aus Zellulose) und Biomethanol (aus Synthese- gas über den Pfad der Biomassevergasung oder Umwandlung von Biomethan) im Ottokraftstoffbereich an Bedeutung gewinnen. Ziel des Projekts ist die erstmalige systematische Analyse und detaillierte Bewertung der Auswirkungen von Bioalkoholkraftstoff-Blends (Biomethanol bzw. -ethanol) auf das Schmierungssystem eines Otto-DI-Pkw-Motors, der in seiner Ausführung den aktuellen Abgasemissionsnormen entspricht. Neben ihrer Nachhaltigkeit und den o.g. Klima- und Umweltschutzbelangen (CO2-Neutralität, Biologische Abbaubarkeit, Schwefel- und Aromatenfreiheit, keine PAK-Emissionen), weisen Methanol und Ethanol wesentliche Vorteile bei der motorischen Verbrennung gegenüber fossilen Ottokraftstoffen auf, wie höhere Klopffestigkeit (ROZ> 100; höhere Motorleistung!), geringere CO-Emissionen (durch Sauerstoffgehalt in der Molekülstruktur), geringere NOx-Emissionen (hohe Verdampfungswärme senkt die Spitzentemperatur im Brennraum), rußfreie Verbrennung und keine PAK-Emissionen. Gleichzeitig stärkt die Produktion von Bioethanol die deutsche Landwirtschaft und schafft zusätzliche Arbeitskräfte. Auf Basis der eingangs beschriebenen Sachverhalte soll eine wissenschaftlich fundierte Beurteilung des Einflusses von Bio-Ethanol- und Bio-Methanol-Mischkraftstoffen auf das Blow-BY-Gas und das Motorenschmieröl auf Basis von Messungen an Motoren vorgenommen werden. Zur Umsetzung wird ein Forschungsmotor eingesetzt an dem Blow-BY-Gas an verschiedenen Orten entnommen, gesammelt und untersucht werden kann. Für diese Untersuchungen der Blow-BY-Gase werden neue Analyseverfahren entwickelt. Neben den Kurzeittest finden 3 Dauerläufe zur direkten Ermittlung des Einflusses der Blends auf das Motorschmieröl und den Motorenverschleiß statt. An den so gealterten Motorenschmierölen werden unterschiedliche Schmieröltestverfahren erprobt.Prof. Dr.-Ing. Bert Buchholz
Tel.: +49 381 498-9150
bert.buchholz@uni-rostock.de
Universität Rostock - Fakultät für Maschinenbau und Schiffstechnik - Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren
Albert-Einstein-Str. 2
18059 Rostock
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2019-12-01

01.12.2019

2022-02-28

28.02.2022
22025817Effizienzsteigerung in Verbindung mit einer Reduzierung von Kohlenstoffdioxid durch Verwendung einer betriebspunktoptimierten Kraftstoffmischung - Akronym: HKMVKIm Rahmen des Projekts Hocheffizientes Kraftstoffmischverbrennungskonzept (kurz: HKMVK) soll auf Basis eines modernen Nutzfahrzeugmotors der Abgasstufe IV ein möglichst nahtlos in bereits bestehende Dieselmotordesigns und Fahrzeugkonzepte integrierbares technologisches Konzept eines Diesel-Zweitkraftstoff-Mischbetriebs mit betriebspunktangepassten Mischungsverhältnissen erforscht und demonstriert werden. Herbei kommen konventioneller Dieselkraftstoff und ein alternativer Kraftstoff (Methan/CNG, Propan/Bio-LPG und Ethanol) aus regenerativer Herstellung zum Einsatz. Hinsichtlich der Zuführung der beiden Kraftstoffe zum Brennraum werden verschiedene Varianten vergleichend untersucht und die jeweils optimale Ausführung ermittelt; untersucht werden hierzu sowohl die räumlich getrennte Zuführung der beiden Kraftstoffe (MPI-Saugrohreindüsung) als auch für Diesel-Propan und Diesel-Ethanol die gemeinsame Zuführung unter Nutzung desselben Injektors (Direkteinspritzung) nach vorheriger Mischung. Die durch eine solche intelligente Kraftstoffmischung gewonnenen Freiheitsgrade bieten die Möglichkeit, den Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß sowie die Schadstoffemissionen (NOx, HC, CO, PM/PN) durch eine betriebspunktspezifisch optimierte Kraftstoffmischung zu senken. Mit der Möglichkeit, das im Brennraum vorliegende Kraftstoffmischungsverhältnis mit möglichst kurzer Ansprechzeit variabel einstellen zu können, soll besonders den Anforderungen im transienten Betrieb Rechnung getragen werden. Die zu untersuchenden Technologien und Kraftstoffkombinationen bieten ein hohes Potenzial zur Reduktion der CO2-Emissionen. Durch eine Optimierung des Ladungswechsels und die Realisierung einer Abgasrücksaugung soll eine Verbesserung des Ausbrands des im Brennraum homogen verteilten Zweitkraftstoffs sowie eine Beschleunigung des Aufheizvorgangs des Katalysators realisiert werden, um eine weitere Reduktion der Abgasschadstoffemission sowie eine Verbesserung des Motorwirkungsgrads zu erzielen.Prof. Dr.-Ing. Michael Günthner
Tel.: +49 631 205-5796
guenthner@mv.uni-kl.de
Technische Universität Kaiserslautern
Gottlieb-Daimler-Str. 47
67663 Kaiserslautern

2016-10-01

01.10.2016

2019-09-30

30.09.2019
22026315Produktion von kurzkettigen Alkanen und Alkoholen aus lignozellulosischen Biomassehydrolysaten mit Hefen (ALK2BIO) - Akronym: ALK2BIOIm Vorhaben ALK2BIO sollte eine neuartige Technologie basierend auf Hefen entwickelt werden, um aus pflanzlichen Reststoffen und Biomasse durch mikrobielle Fermentation kurz- und mittelkettige Fettalkohole und Kohlenwasserstoffe herzustellen. Sie haben Eigenschaften, die denen der aus Erdöl hergestellten Kraftstoffe weitgehend entsprechen. Ausgehend von den an der Goethe-Universität Frankfurt entwickelten Hefen, die aus Kohlenhydraten spezifisch und selektiv kurzkettige Fettsäuren synthetisieren können, sollten die Hefen dahingehend weiterentwickelt werden, vor allem Alkane und Alkene mit 5-11 Kohlenstoffatomen beziehungsweise 1-Octanol zu produzieren. Diese könnten direkt als Ersatz oder Zusatz für Benzin-, Kerosin- bzw. Dieselkraftstoffe als sogenannte Drop-in-Kraftstoffe verwendet werden. Eine Vielzahl an Enzymen, die an der Umsetzung von Fettsäuren bzw. Fettsäure-CoA/ACP Estern zu Alkanen und Alkoholen beteiligt sind, sollten dazu sowohl in-vitro als auch in-vivo in vorhandenen Hefestämmen, die kurzkettige Fettsäuren produzieren, auf ihre Substratspezifität und ihre kinetischen Eigenschaften getestet und weiter optimiert werden. Die vielversprechendsten Enzyme sollten schließlich in Fettsäuresynthese optimierten S. cerevisiae und oleogenen Yarrowia lipolytica-Stämmen exprimiert und die Produktion der kurzkettigen Kohlenwasserstoffe optimiert werden. Da als Rohstoffbasis pflanzliche Biomasse und Reststoffe dienen sollten, sollte hierbei auch von Hefen ausgegangen werden, die neben Glucose auch die in lignozellulosischen Hydrolysaten vorhandenen Pentosen vergären können.Durch umfangreiche Recherchen wurden konkrete Enzym-Kandidaten zur Produktion von kurzkettigen Alka(e)nen und Alkoholen zusammengestellt und einige einem rationalen Enzym-Engineering unterworfen. Insgesamt wurden 43 Enzyme analysiert und charakterisiert, darunter erfolgte bei 17 Enzymen eine in-vitro-Charakterisierung zur Umsetzung von kurzkettigen Fettsäuren zu Alkenen (1-Hepten). Die anderen 26 Enzyme wurden in-vitro auf ihre Umsetzung von kurzkettigen Fettsäuren zu Alkoholen (1-Octanol) getestet. Allerdings führte keiner der Ansätze zu signifikanten Syntheseraten. Der Fokus wurde daher auf die in-vivo Produktion von 1-Octanol in S. cerevisiae gelegt. Es wurden verschiedene Enzyme FAR (Fatty-Acyl-CoA-Reduktasen) und CAR (Carboxylic Acid Reduktasen) für die Produktion von 1-Octanol getestet. Durch die Expression verschiedener bakterieller CARs in dem FASR1834K-modifizierten Hefestamm, der spezifisch die kurzkettige Fettsäure Octansäure produziert, konnte das erste Mal die Produktion von 1-Octanol aus Glucose in S. cerevisiae nachgewiesen werden. Die Steigerung der Synthese von Acetyl-CoA und Malonyl-CoA hatte keinen positiven Effekt auf die Produktion von Octansäure und Octanol. Die Konstruktion einer fusionierten Fettsäuresynthase (FAS) aus Fas1 und 2 mit entsprechender Mutation (fusFASR1834K) führte zu einer deutlichen Steigerung an Octansäure. Durch Expression einer heterologen Aldehyde-Reduktase (Ahr), Deletion von hfd1 und Deletion von ald2 konnte die Ausbeute an 1-Octanol deutlich gesteigert werden. Für eine wirtschaftliche Nutzung sind die erzielten 1-Octanolerträge jedoch noch zu niedrig. Ein optimierter Xylose-Stoffwechselweg wurde in die Octansäure- und 1-Octanol-produzierenden Stämme eingebracht. Die Hefen produzierten zwar signifikante Mengen an Octansäure aus Xylose, jedoch nur sehr geringe Mengen an 1-Octanol. In der Hefe Y. lipolytica ließ sich weder Octansäure- noch Octanolproduktion etablieren.Prof. Dr. Eckhard Boles
Tel.: +49 69 798-29513
e.boles@bio.uni-frankfurt.de
Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main - FB 15 Biowissenschaften - Institut für Molekulare Biowissenschaften
Max-von-Laue-Str. 9
60438 Frankfurt am Main
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2016-04-01

01.04.2016

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30.11.2018
22029315Verbundvorhaben: Co-Kultivierung von Algen und Hefen zur umweltfreundlichen Gewinnung von Biokraftstoffen und Carbonsäuren (CoKult); Teilvorhaben 2: Maßstabsübertragung - Akronym: CoKultZiel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von Bioverfahren zur Co-Kultivierung von phototrophen Mikroalgen und heterotrophen Hefen für die Herstellung von Biofuels und hochwertigen Biochemikalien. Die Co-Kultivierungen von Algen und Hefen ermöglichen durch einen in situ O2/CO2-transfer eine Effizienzsteigerung der Bioproduktion in der Form, dass die Hefen einen in situ Kohlendioxidproduzenten für die photosynthetische CO2-Fixierung der Mikroalgen darstellt, während die Algen den Sauerstoff für das aerobe Hefewachstum produzieren. Zwei Varianten bezüglich der Zielprodukte werden mit dem Vorhaben angestrebt: 1. Mischkultivierungen lipidbildender Algen und Hefen mit dem Ziel höherer Gesamtlipidmengen und -konzentrationen im Vergleich zu den Monokulturen, 2. Erstmalig werden carbonsäurebildende Hefen und lipidbildende Algen gemeinsam kultiviert, sodass zusätzlich zu der lipidhaltigen Algenbiomasse vor allem industriell wichtige organische Säuren (z.B. Citronensäure) in hoher Konzentration extrazellulär akkumuliert werden. Als heterotrophe Kohlenstoffquellen für Wachstum und Produktbildung der Hefen werden nachwachsende Rohstoffe und preiswerte Reststoffen der Lebensmittel- und Biokraftstoffindustrie vorgesehen. Die mit dem Projekt zu entwickelnden innovativen Co-Kultivierungsprozesse zielen durch die angestrebten geschlossenen O2/CO2-Kreisläufe auf eine höhere ökologische Effizienz und sollen die Nachhaltigkeit der Gewinnung von lipidhaltigen Biomassen und vermarktungsfähigen Carbonsäuren verbessern. Der Arbeitsplan des Vorhabens umfasst die folgenden Arbeitspakete: 1. Evaluierung von Algen/Hefen-Kombinationen für die Lipidproduktion, 2. Evaluierung von Algen/Hefen-Kombinationen für die Produktion von Carbonsäuren, 3. Substratscreening und Optimierung der Kultivierungsmedien, 4. Entwicklung und Optimierung der Bioverfahren, 5. Maßstabsübertragung der optimierten Bioprozesse unter Outdoor-Bedingungen, 6. Downstream processing, 7. Wirtschaftlichkeitsanalysen.Die Ergebnisse der Laborversuche des UFZ wurden von der Firma TZ-Leipzig und der Linbec UG erfolgreich als Basis für die Übertragung in ein Flat-Panel-System im Technikumsmaßstab verwendet. Die Entwicklung, der Aufbau und die Inbetriebnahme im Indoor und im Outdoor-Bereich des Flat-Panel-Photobioreaktorsystem wurden durchgeführt und lieferten Daten zur Stabilität des Systems. Die Co-Kultivierungen erfolgten vor allem mit der Vorzugsvarianten Dunaliella. tertiolecta 13.86 und Yarrowia. lipolytica H181 sowie der Mikroalge Scenedesmus spec. Für die Na-Citrat Versuche wurden mathematische Modelle aufgestellt und zur Prozessführung eingesetzt. Das Anlagensystem mit 3 innovativen Flat-Panel Bioreaktoren (je 25 L) mit externer Anbindung der genutzten Kreiselpumpe (Fördermenge max. 5 m³h-1) sowie einem Konditionierungsgefäßes (40 L Edelstahlbioreaktor) ermöglichte eine quasikontinuierliche Prozessführung (Ernte und Zugabe von Substrat). Die Reaktoren bestehen aus speziell gefertigten Kopf- und Fußteilen (PVC), die auf die Hohlkammer-Stegplatten (Acrylat/Polycarbonat) montiert sind. In den Kopf-/Fußteilen erfolgt die Aufteilung des Flüssigkeitsstromes auf 30 Kammern so, dass die Kammern in Reihenschaltung durchströmt werden. Damit erfolgt jeweils eine aufwärts neben einer abwärts gerichteten Strömung. Im Fußteil eines jeden Reaktors wird in den Eingangskanal des Substrates gleichzeitig das Luft/CO2 – Gemisch mittels Kompressor zu dosiert. Als Voraussetzung für eine gezielte Vermarktung der erzeugten Biomasse/Wertstoffe (Na-Citrat) ergaben die Untersuchungen die Eignung der Aufbereitungsverfahren: - Sedimentation mit Zeolith (der Hilfsstoff kann bei der Vermarktung in der Biomasse verbleiben) - Crossflow Mikrofiltration für partikelfreie Permeate. Da das untersuchte Produkt Na-Citrat nicht zu den hochpreisigen Wertstoffen gehört, ergab eine Kosten-Bilanzierung, dass ein wirtschaftliches Verfahren erst bei Anlagensystemen mit mehr als 10.000 Liter pro Batch möglich ist.Dipl.-Ing. Wigand Fitzner
Tel.: +49 341 4803-172
info@tz-leipzig.de
TZ Technisches Zentrum Entwicklungs- & Handelsgesellschaft mbH
Karl-Heine-Str. 99
04229 Leipzig
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2016-03-01

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28.02.2018
22029915Verbundvorhaben: Gemischbildungsverhalten Bio-Ethanol-haltiger Kraftstoffe unter dieselrelevanten Bedingungen; Teilvorhaben 2: Stofftransport Quantifizierung - Akronym: GemischbildungIn der Vergangenheit wurde in mehreren Ursache-Wirkungs-Untersuchungen der Einfluss der Beimischung von Bioethanol zu Dieselkraftstoffen auf die Schadstoffemissionen und die Verbrennungseffizienz untersucht. Es wurde bislang NICHT untersucht, wie der Bioethanolanteil die Kraftstoff/Luft-Gemischbildung (Luft meist im überkritischen Zustand) beeinflusst, so dass die eigentlichen Gründe für die Bioethanol-induzierte Veränderung der Schadstoffemissionen und der Verbrennungseffizienz nicht bekannt sind. Darum wird in diesem Forschungsvorhaben die Strahl-/Jetvermischung zwischen dem bioethanolhaltigen Dieselkraftstoff und dem Umgebungsfluid unter dieselrelevanten Druck- und Temperaturbedingungen experimentell und in situ quantitativ analysiert und in einem numerischen Model abgebildet. Aus dem daraus erwachsenen Verständnis über die durch die Bioethanolzugabe entstandenen Veränderungen in der Kraftstoff/Luft-Gemischbildung kann die Prozessführung (Einspritzdruck, Einspritzzeitpunkt, ...) auf den Bioethanolgehalt angepasst werden und so das eigentliche Potenzial (Herabsetzung der Viskosität, erhöhte Verdampfungsenthalpie, Sauerstoffanteil im Ethanol) der Bioethanolzumischung erst richtig ausgeschöpft werden. Das Vorhaben unterteilt sich in vier ineinandergreifende Arbeitspakete, die jeweils von einer Forschungsstelle mit der entsprechenden Expertise bearbeitet werden. Im Arbeitspaket (AP) I werden in einer optisch zugänglichen Einspritzkammer die verschiedenen Gemischbildungs-regime charakterisiert. Im AP II wird die Gemischbildung an ausgesuchten Betriebspunkten quantitativ analysiert, so dass sie im AP III numerisch abgebildet werden kann. Im AP IV wird die praktische Relevanz durch die Einbindung eines Industriepartners sichergestellt.PD. Dr.-Ing. habil. Andreas Bräuer
Tel.: +49 9131 85-25858
andreas.braeuer@fau.de
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Graduate School in Advanced Optical Technologies (SAOT)
Paul-Gordan-Str. 6
91052 Erlangen
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28.02.2018
22030315Verbundvorhaben: Gemischbildungsverhalten Bio-Ethanol-haltiger Kraftstoffe unter dieselrelevanten Bedingungen; Teilvorhaben 3: Simulation - Akronym: GemischbildungIn der Vergangenheit wurde in mehreren Ursache-Wirkungs-Untersuchungen der Einfluss der Beimischung von Bioethanol zu Dieselkraftstoffen auf die Schadstoffemissionen und die Verbrennungseffizienz untersucht. Es wurde bislang NICHT untersucht, wie der Bioethanolanteil die Kraftstoff/Luft-Gemischbildung (Luft meist im überkritischen Zustand) beeinflusst, so dass die eigentlichen Gründe für die Bioethanol-induzierte Veränderung der Schadstoffemissionen und der Verbrennungseffizienz nicht bekannt sind. Darum wird in diesem Forschungsvorhaben die Strahl-/Jetvermischung zwischen dem bioethanolhaltigen Dieselkraftstoff und dem Umgebungsfluid unter dieselrelevanten Druck- und Temperaturbedingungen experimentell und in situ quantitativ analysiert und in einem numerischen Model abgebildet. Aus dem daraus erwachsenen Verständnis über die durch die Bioethanolzugabe entstandenen Veränderungen in der Kraftstoff/Luft-Gemischbildung kann die Prozessführung (Einspritzdruck, Einspritzzeitpunkt, ...) auf den Bioethanolgehalt angepasst werden und so das eigentliche Potenzial (Herabsetzung der Viskosität, erhöhte Verdampfungsenthalpie, Sauerstoffanteil im Ethanol) der Bioethanolzumischung erst richtig ausgeschöpft werden. Das Vorhaben unterteilt sich in vier ineinandergreifende Arbeitspakete, die jeweils von einer Forschungsstelle mit der entsprechenden Expertise bearbeitet werden. Im Arbeitspaket (AP) I werden in einer optisch zugänglichen Einspritzkammer die verschiedenen Gemischbildungs-regime charakterisiert. Im AP II wird die Gemischbildung an ausgesuchten Betriebspunkten quantitativ analysiert, so dass sie im AP III numerisch abgebildet werden kann. Im AP IV wird die praktische Relevanz durch die Einbindung eines Industriepartners sichergestellt.Prof. Dr.-Ing. Christian Hasse
Tel.: +49 6151 16-28895
hasse@stfs.tu-darmstadt.de
Technische Universität Darmstadt - Fachbereich Maschinenbau - Institut für Fluidsystemtechnik - FG Simulation reaktiver Thermo-Fluid-Systeme
Otto-Berndt-Str. 2
64287 Darmstadt
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2220NR021AVerbundvorhaben: Gemischbildung und Verbrennung von Alkoholen und anderer biogener Kraftstoffe in mischungskontrollierten Brennverfahren; Teilvorhaben 1: Experimentelle Untersuchung von Gemischbildung und Verbrennung biogener Kraftstoffe in Modellsystemen - Akronym: MiFoCo-bioDie erste Projektphase zu Bioethanol-haltigen Dieselkraftstoffen zeigte, dass die Luftbeimischung zu unter Motorbedingungen injiziertem Kraftstoff als unabhängig von seiner Zusammensetzung betrachtet werden kann. Für verschiedene Substanzen resultieren in der stationären Phase lokal gleiche Kraftstoff-Luft-Massenverhältnisse, die durch das Einspritzsystem gezielt eingestellt werden können. Ein Kraftstoffeinfluss kommt erst beim Übergang von physikalischer Gemischbildung zu chemischer Verbrennung zu tragen. Charakteristika wie ein (Biokraftstoff-typischer) Sauerstoffgehalt führen zu magereren Gemischen. Dies erlaubt bei Auswahl eines alternativen Stoffs die Fokussierung auf chemische Eigenschaften. Problemstellungen der Schadstoffemission und endlicher Ressourcen können so simultan und synergetisch behandelt werden: Durch Verwendung von Biokraftstoffen mit geeigneter chemischer Charakteristik wird der Verbrennungsverlauf gezielt so beeinflusst, dass geringe Emissionen entstehen. Neben dem Alkohol Ethanol sollen in der beantragten zweiten Projektphase HVO und 1-Octanol untersucht werden. Durch Analyse der Mischungshomogenität via Raman-Spektroskopie soll beurteilt werden, ob ein Kraftstoffeinfluss auf mikroskopischer Ebene besteht. Darauf aufbauend soll die Verbrennungsvorgang alternativer Kraftstoffe in Einspritzkammer, Rapid Compression Machine und Einzylindermotor analysiert und die Anwendungsnähe sukzessive maximiert werden. Ziel ist es Möglichkeiten und Grenzen einer optimalen Verbrennungsführung durch alternative Kraftstoffe für einen oder wenige Betriebspunkt(e) im realen Anwendungsfall aufzuzeigen. Um Erkenntnisse direkt nutzbar zu machen und den Transfer zwischen den Prüfstandssystemen zu optimierten, erfolgt ein stetiger Übertrag in die numerische Simulation. Hierzu erforderliche Stoffdaten werden projektimmanent via Raman-Spektroskopie bestimmt und geben eine aktuell benötigte Datenbasis über das Projekt hinaus.Prof. Dr.-Ing. Michael Wensing
Tel.: +49 9131 85-29782
michael.wensing@fau.de
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Lehrstuhl für Technische Thermodynamik (LTT)
Am Weichselgarten 8
91058 Erlangen

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2220NR021BVerbundvorhaben: Gemischbildung und Verbrennung von Alkoholen und anderer biogener Kraftstoffe in mischungskontrollierten Brennverfahren; Teilvorhaben 2: Numerische Untersuchung von Gemischbildung und Verbrennung biogener Kraftstoffe - Akronym: MiFoCo-bioDie erste Projektphase zu Bioethanol-haltigen Dieselkraftstoffen zeigte, dass die Luftbeimischung zu unter Motorbedingungen injiziertem Kraftstoff als unabhängig von seiner Zusammensetzung betrachtet werden kann. Für verschiedene Substanzen resultieren in der stationären Phase lokal gleiche Kraftstoff-Luft-Massenverhältnisse, die durch das Einspritzsystem gezielt eingestellt werden können. Ein Kraftstoffeinfluss kommt erst beim Übergang von physikalischer Gemischbildung zur Verbrennung zum Tragen. Charakteristika wie ein (Biokraftstoff-typischer) Sauerstoffgehalt führen zu magereren Gemischen. Für die Verbrennung unterschiedlicher Kraftstoffe sind somit die chemischen Eigenschaften entscheidend. Problemstellungen der Schadstoffemission und endlicher Ressourcen können so simultan und synergetisch behandelt werden: Durch Verwendung biogener Kraftstoffen mit geeigneter chemischer Charakteristik wird der Verbrennungsverlauf gezielt so beeinflusst, dass geringe Emissionen entstehen. Neben dem Alkohol Ethanol sollen in der beantragten zweiten Projektphase HVO und 1-Octanol untersucht werden. Durch Analyse der Mischungshomogenität via Raman-Spektroskopie soll beurteilt werden, ob ein Kraftstoffeinfluss auf mikroskopischer Ebene besteht. Darauf aufbauend soll der Verbrennungsvorgang biogener Kraftstoffe in der Einspritzkammer, der Rapid Compression Machine und dem Einzylindermotor analysiert und die Anwendungsnähe sukzessive maximiert werden. Ziel ist es, Möglichkeiten und Grenzen einer optimalen Verbrennungsführung durch den Einsatz biogener Kraftstoffe für einen oder wenige Betriebspunkte im realen Anwendungsfall aufzuzeigen. Um die an den Prüfständen gewonnenen Erkenntnisse direkt nutzbar zu machen, erfolgt ein stetiger Übertrag in die numerische Simulation. Hierzu erforderliche Stoffdaten werden im Rahmen dieses Projektes via Raman-Spektroskopie bestimmt und stehen als Datenbasis auch über das Projekt hinaus zur Verfügung.Prof. Dr.-Ing. Christian Hasse
Tel.: +49 6151 16-24142
hasse@stfs.tu-darmstadt.de
Technische Universität Darmstadt
Karolinenplatz 5
64289 Darmstadt

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2220NR021CVerbundvorhaben: Gemischbildung und Verbrennung von Alkoholen und anderer biogener Kraftstoffe in mischungskontrollierten Brennverfahren; Teilvorhaben 3: Motornahe Applikation und experimentelle Untersuchung biogener Kraftstoffe am Motor - Akronym: MiFoCo-bioDie erste Projektphase zu Bioethanol-haltigen Dieselkraftstoffen zeigte, dass die Luftbeimischung zu unter Motorbedingungen injiziertem Kraftstoff als unabhängig von seiner Zusammensetzung betrachtet werden kann. Für verschiedene Substanzen resultieren in der stationären Phase lokal gleiche Kraftstoff-Luft-Massenverhältnisse, die durch das Einspritzsystem gezielt eingestellt werden können. Ein Kraftstoffeinfluss kommt erst beim Übergang von physikalischer Gemischbildung zu chemischer Verbrennung zu tragen. Charakteristika wie ein (Biokraftstoff-typischer) Sauerstoffgehalt führen zu magereren Gemischen. Dies erlaubt bei Auswahl eines alternativen Stoffs die Fokussierung auf chemische Eigenschaften. Problemstellungen der Schadstoffemission und endlicher Ressourcen können so simultan und synergetisch behandelt werden: Durch Verwendung von Biokraftstoffen mit geeigneter chemischer Charakteristik wird der Verbrennungsverlauf gezielt so beeinflusst, dass geringe Emissionen entstehen. Neben dem Alkohol Ethanol sollen in der beantragten zweiten Projektphase HVO und 1-Octanol untersucht werden. Durch Analyse der Mischungshomogenität via Raman-Spektroskopie soll beurteilt werden, ob ein Kraftstoffeinfluss auf mikroskopischer Ebene besteht. Darauf aufbauend soll die Verbrennungsvorgang alternativer Kraftstoffe in Einspritzkammer, Rapid Compression Machine und Einzylindermotor analysiert und die Anwendungsnähe sukzessive maximiert werden. Ziel ist es Möglichkeiten und Grenzen einer optimalen Verbrennungsführung durch alternative Kraftstoffe für einen oder wenige Betriebspunkt(e) im realen Anwendungsfall aufzuzeigen. Um Erkenntnisse direkt nutzbar zu machen und den Transfer zwischen den Prüfstandssystemen zu optimierten, erfolgt ein stetiger Übertrag in die numerische Simulation. Hierzu erforderliche Stoffdaten werden projektimmanent via Raman-Spektroskopie bestimmt und geben eine aktuell benötigte Datenbasis über das Projekt hinaus.Prof. Georg Wachtmeister
Tel.: +49 89 289-24102
wachtmeister@lvk.mw.tum.de
Technische Universität München - Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen
Schragenhofstr. 31
80992 München

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2220NR113XElektrochemische Flexibilisierung von Biogasanlagen - mit Biogas und Strom zur flexiblen eRaffinerie - Akronym: eBiFlexDas Ziel der geplanten Arbeiten des Forschungsvorhabens eBiFlex ist die Flexibilisierung von Biogasanlagen. Dabei soll Bio-Methanol als speicherbares und gut vermarktbares Produkt durch selektive elektrochemische Oxidation von Methan gewonnen werden und somit zur Sektorkopplung zwischen Landwirtschaft und chemischer Industrie beitragen. Das entwickelte Konzept der elektrochemischen Raffinerie (eRaffinerie) soll konzeptionell in den Betrieb von Biogasanlagen integriert werden und sowohl zur kontinuierlichen Methanolsynthese als auch bei geringer Residuallast flexibel als Ergänzung zur konventionellen thermischen Nutzung von Biogas eingesetzt werden können.Dr. Markus Stöckl
Tel.: +49 69 7564-642
markus.stoeckl@dechema.de
DECHEMA Forschungsinstitut
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt am Main

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22400517Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 1: Pilotierung des Ethana-Verfahrens und Untersuchungen zur Aufarbeitung der Rohprodukte - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps.Dr. Fabian Steffler
Tel.: +49 3461 43-9124
fabian.steffler@igb.fraunhofer.de
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein - Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP
Am Haupttor 1251
06237 Leuna

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22400617Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 2: Gewinnung von Minorkomponenten aus den Extrakten - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur ganzheitlichen Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. In Pflanzenölen sind verschiedene bioaktive Minorkomponenten wie beispielsweise Tocopherole, Carotenoide oder Tocotrienole mit antioxidativen Eigenschaften oder auch andere sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe wie Sinapinsäure oder Phytinsäure enthalten. Ziel des Teilvorhabens ist es durch spezifische Adsorber Minorkomponenten aus der etablierte Ölsaatenverarbeitung im Gesamtprozess zu erlösen. Dabei werden grundlegende Untersuchungen zur Aufbereitung des Extraktmix zur Gewinnung hochwertiger Inhaltsstoffe durchgeführt. Am Fraunhofer IGB werden polymere Adsorberpartikel für die Abtrennung dieser Minorkomponenten aus Pflanzenölen hergestellt, im Prozess eingesetzt und charakterisiert.Dr. rer. nat. Achim Weber
Tel.: +49 711 970-4022
achim.weber@igb.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

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22400717Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 3: Charakterisierung der Rapsmehlkonzentrate zur Gewinnung von Rapsproteinen und Bewertung der Anwendungsmöglichkeiten - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Im Rahmen des Teilvorhabens 3 ist das Ziel die Charakterisierung der Rapsmehlkonzentrate zur Gewinnung von Rapsproteinen und Bewertung der Anwendungsmöglichkeiten in technischen Applikationen vorrangig in Klebstoffen und Dispersionsfarben. Andreas Fetzer
Tel.: +49 8161 491-423
andreas.fetzer@ivv.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV)
Giggenhauser Str. 35
85354 Freising

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22400817Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 4: Untersuchung des Rapsmehlkonzentrats zur Applikation als Futtermittel - Akronym: EthaNaIm Rahmen des Verbundprojekts EthaNa soll durch Etablierung einer Raps-Bioraffinerie die Steigerung der Wertschöpfung von Raps durch Bereitstellung neuer Produkte bzw. verbesserter Produktspezifikationen erreicht werden. Ziel ist hierbei u.a. die Eliminierung antinutritiver Substanzen und Bitterstoffe sowie unerwünschter Farbkomponenten, um hochwertige Öle, Ausgangsprodukte für die Herstellung von Rapsproteinen und höherwertige Futtermittel bereitstellen zu können. Den Einsatz von Rapskuchen und Rapsextraktionsschroten aus der herkömmlichen Verarbeitung in der Nutztierfütterung begrenzen die enthaltenen Gehalte an Glucosinolaten, die zu einer verminderten Futteraufnahme und zu gesundheitlichen Störungen führen können. Da diese Komponenten im Rapsmehlkonzentrat entfernt werden, lässt dies den Schluss zu, dass hiervon eine größere Menge in der Tierernährung oder negative Auswirkungen eingesetzt werden kann.Dipl.-Ing (FH) Verena Kiehne
Tel.: +49 5307 9222-0
iff@iff-braunschweig.de
Internationale Forschungsgemeinschaft Futtermitteltechnik e.V. - Forschungsinstitut Futtermitteltechnik
Frickenmühle 1 A
38110 Braunschweig

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22400917Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 5: Ökonomische und ökologische Begleitforschung im Verbundprojekt - Akronym: EthaNaDas KIT IIP widmet sich im Rahmen des Gesamtprojektes der Bewertung der relevanten ökonomischen und ökologischen Aspekte der einzelnen Teilprozesse sowie des Gesamtprozesses. Es bildet damit eine wesentliche Grundlage für die industrielle Anwendung und Vermarktung des entwickelten Konzeptes. Entwicklungsbegleitend werden ökonomische und ökologische Bewertungsmodelle zu dem Konzept aufgebaut und Bewertungen durchgeführt. Hierzu werden Methoden der Stoff- und Energiebilanzierung (u.a. verfahrenstechnische Simulation), der Investitions- und Betriebskostenschätzung sowie der Ökobilanzierung (u.a. Sachbilanz der gesamten Wertschöpfungskette) eingesetzt. Die Ergebnisse werden kontinuierlich in die technischen Arbeitspakete gespielt und mit den beteiligten Partnern diskutiert. Somit werden die Entwicklungsarbeiten auf die Erreichung von wirtschaftlich und ökologisch vorteilhaften Konzepten konzentriert und notwendige Grundlagen für eine Umsetzung der Verfahren sowie die Einbeziehung aller beteiligten Stakeholder gelegt. Dies dient der Erreichung entscheidender Verbesserungen in der Bewertung der Nachhaltigkeit bei der Rapsverarbeitung als weiterer signifikanter Beitrag zur Industrieeinführung. Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserten Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps.Prof. Dr. Frank Schultmann
Tel.: +49 721 608-44469
frank.schultmann@kit.edu
Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP)
Hertzstr. 16
76187 Karlsruhe

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22401017Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 6: Technische Begleitung und Engineering der Pilotanlage - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. B+B konzipiert Verfahren und Anlagentechnik der Pilotanlage im Detail und entwickelt die technischen Auslegungsgrundlagen. Für die einzelnen Verfahren werden die Grundlagen für ein scale-up in den Industriemaßstab entwickelt und die erforderlichen Zuarbeiten geliefert, um die ökonomisch und ökologisch sinnvolle Realisierung einer ersten Raps-Bioraffinerie vorbereiten zu können. Mit Abschluss der Entwicklungsarbeiten wird B+B in die Lage versetzt, das Gesamtverfahren als Generalunternehmer vermarkten zu können.M.Eng. Agnes Piór
Tel.: +49 3915054-9676
a.pior@b-b-engineering.de
B+B Engineering GmbH
Otto-von-Guericke-Str. 50
39104 Magdeburg

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22401117Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 7: Bereitstellung von Ölsaaten und Bewertung des Gesamtverfahrens - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Gerhard Wittmann
Tel.: +49 2131 2604-1
gerhard.wittmann@cthywissenoel.de
C. Thywissen GmbH
Industriestr. 34
41460 Neuss

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22401217Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 8: Pilotierung der kontinuierlichen Schälung von Raps und technische Begleitung - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Die AVA GmbH ist im wesentlichen in der Konzeptionierung des Schälverfahrens und der Anlagentechnik der Pilotanlage im Detail und entwickelt die technischen Auslegungsgrundlagen. Für die entsprechenden Teilverfahren werden die Grundlagen für ein scale-up in den Industriemaßstab entwickelt und die erforderlichen Zuarbeiten geliefert, um die ökonomisch und ökologisch sinnvolle Realisierung einer ersten Raps-Bioraffinerie vorbereiten zu können. Mit Abschluss der Entwicklungsarbeiten wird die AVA GmbH mit ausgewählten Kooperationspartnern das Gesamtverfahren als Generalunternehmer vermarkten können.Dr. Markus Henneberg
Tel.: +49 391 634 1967-20
henneberg@ava-web.de
AVA - Anhaltinische Verfahrens- und Anlagentechnik GmbH
Werner-Heisenberg-Str. 33
39106 Magdeburg

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22401317Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 9: Auslegung und Pilotierung der Technologie zum Aufschluss der Rapssaat - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Özcan Kumanova
Tel.: +49 7631 93178-22
kumanova@miccra.com
MICCRA GmbH
Grißheimer Weg 5
79423 Heitersheim

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22401416Untersuchungen zur Ausgestaltung der Biokraftstoffgesetzgebung - Akronym: BioSauseDie derzeitige Diskussion um die stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse ist geprägt durch deutliche Erwartungshaltungen an biogene Rohstoffe und Energieträger (z. B. Unterstützung der Energiewende, Beitrag zur Dekarbonisierung des Verkehrssektors, Rohstoff einer biobasierten Wirtschaft) und einer stark sektorbezogenen Förderpolitik mit zunehmend begrenztem zeitlichen Planungshorizont. Voraussetzung für die Entwicklung einer übergeordneten Biomasse- bzw. Biokraftstoffstrategie ist die Diskussion der realistischen Voraussetzungen der vorhandenen Rohstoffbasis, der technischen Kapazitäten zur Produktion von Bioenergieträgern sowie der ökonomischen und ökologischen Kennzahlen verschiedener Technologiepfade. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen daher Diskussions- und Entscheidungsgrundlagen für kurz- und mittelfristig notwendige Änderungen der politischen Rahmenbedingungen für erneuerbare Kraftstoffe bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck werden mögliche Konsequenzen unterschiedlicher Wege zur zukünftigen Ausgestaltung der Biokraftstoffquote, für zwei Zeithorizonte (bis 2020 und bis 2030) untersucht. Die Ausgestaltung der nationalen Vorgaben für eine Quote von erneuerbaren Kraftstoffen im Verkehr hat naturgemäß direkte Konsequenzen auf die Rohstoff- bzw. technologiebezogene Zusammensetzung des Kraftstoffmixes. Um diese möglichen Konsequenzen und die daraus folgenden Effekte (z. B. in Bezug auf die mögliche THG-Minderung) abzuschätzen, sollen im Rahmen des Vorhabens verschiedene Szenarien zur Ausgestaltung der Quote entwickelt und deren Effekte auf entsprechende Mengengerüste analysiert werden. Siehe ausführliche Beschreibung Anhang PDF-Datei VorhabenbeschreibungDr. Kathleen Meisel
Tel.: +49 341 2434-472
kathleen.meisel@dbfz.de
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
Torgauer Str. 116
04347 Leipzig
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22401417Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 10: Auslegung und Pilotierung Trockner und Filterschnecke zur Fest-Flüssigtrennung, Alkoholverdampfung und Trocknung - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Simon Uribe
Tel.: +49 561 500 19 95
simon.uribe-posada@vettertec.com
VetterTec GmbH
Leipziger Str. 104-108
34123 Kassel

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22401517Verbundvorhaben: Pilotierung der ethanolischen nativen Extraktion geschälter Rapssaat (EthaNa); Teilvorhaben 11: Strategieentwicklung zur Industrieeinführung und Technologievermarktung - Akronym: EthaNaGesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Konzepts zur Aufbereitung von Raps. Das Konzept beinhaltet die Prozessentwicklung sowie die Demonstration des Gesamtverfahrens im Pilotmaßstab. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung eines neuartigen Verfahrenskonzepts, das im Kern auf einer ethanolischen, nativen Extraktion geschälter Rapssaat basiert, mit dem Ziel der Etablierung von Prozessen für eine Raps-Bioraffinerie am Standort Deutschland und die Bereitstellung neuer Produkte bzw. von Produkten mit verbesserter Produktspezifikationen zur Steigerung der Wertschöpfung von Raps. Zur Industrieeinführung gilt es, die Voraussetzungen zu sondieren, wie Standortbewertungsverfahren, Genehmigungsfähigkeit sowie zur unterstützenden Finanzierung entsprechende Investitionsstrategien zu entwickeln. Die Technologievermarktung einschließlich Sicherstellung von Schutzrechten bzw. schutzrechtliche Begleitung der Forschungsaktivitäten sind weitere Aufgaben des Projektes.Dr.-Ing. Michael Klaeger
Tel.: +49 391 7443520
mklaeger@tti-md.de
tti Technologietransfer und Innovationsförderung Magdeburg GmbH
Bruno-Wille-Str. 9
39108 Magdeburg

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22402215Verbundvorhaben: Biogas in Bewegung - Untersuchung der Machbarkeit zur dezentralen Nutzung von partiell aufbereitetem Biogas als Kraftstoff für die Landwirtschaft; Teilvorhaben 1: Biogasaufbereitung - Akronym: BIBÜbergeordnetes Ziel des Projekts ist die Untersuchung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit einer Aufbereitung von Biogas bei kleinen Durchsätzen und einer nicht vollständigen CO2-Abreicherung zur dezentralen Nutzung in landwirtschaftlichen Maschinen. Bisherige am Markt erhältliche Aufbereitungsverfahren für Biogas sind aufgrund der aufwändigen Aufbereitung zu Erdgasqualität mit hohen Investitionskosten verbunden und deshalb nur bei großen Durchsätzen ab ca. 250 m3/h wirtschaftlich. In diesem Projekt soll untersucht werden, ob für den Einsatz von Biogas in landwirtschaftlichen Maschinen eine deutlich einfachere Aufbereitung ausreichend und bei kleinen Durchsätzen wirtschaftlich ist. Somit soll ein technisch-wirtschaftliches Optimum hinsichtlich des CO2-Gehalts im aufbereiteten Biogas bei kleinen Durchsätzen ermittelt werden. Der bisher bestehende Zielkonflikt bzgl. der Aufbereitungsqualität des Biogases und der Speicherbarkeit, Energiedichte und Verwendbarkeit im Motor soll im Rahmen der Machbarkeitsstudie gelöst werden. Durch geeignete Ermittlung und Variation von Rahmenbedingungen und Parameterstudien im Hinblick auf Motoren-Anforderung, Gasqualität und Speicherbarkeit werden technisch und wirtschaftlich optimierte Konzepte entwickelt. Zur Prüfung der Konzepte soll eine Laboranlage bestehend aus Aufbereitung und Gastankstelle aufgebaut werden. AP 1: Marktanalyse für den Einsatz und Entwicklung benötigter Komponenten zur Aufbereitung und Nutzung des Biogases als Kraftstoff AP 2: Konzeptentwicklung von Anlagen zur Aufbereitung und Nutzung des Biogases als Kraftstoff AP 3: Ökologische Evaluierung einer möglichen Anlage AP 4: Projektkoordination, projektinterner und -externer WissenstransferProf. Dr. Markus Goldbrunner
Tel.: +49 841 9348-3420
markus.goldbrunner@thi.de
Technische Hochschule Ingolstadt - Zentrum für Angewandte Forschung (ZAF)
Esplanade 10
85049 Ingolstadt
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31.10.2017
22402315Verbundvorhaben: Biogas in Bewegung - Untersuchung der Machbarkeit zur dezentralen Nutzung von partiell aufbereitetem Biogas als Kraftstoff für die Landwirtschaft; Teilvorhaben 2: Kraftstoffspeicherung - Akronym: BIBÜbergeordnetes Ziel des Projekts ist die Untersuchung der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit einer Aufbereitung von Biogas bei kleinen Durchsätzen und einer nicht vollständigen CO2-Abreicherung zur dezentralen Nutzung in landwirtschaftlichen Maschinen. Bisherige am Markt erhältliche Aufbereitungsverfahren für Biogas sind aufgrund der aufwändigen Aufbereitung zu Erdgasqualität mit hohen Investitionskosten verbunden und deshalb nur bei großen Durchsätzen ab ca. 250 m3/h wirtschaftlich. In diesem Projekt soll untersucht werden, ob für den Einsatz von Biogas in landwirtschaftlichen Maschinen eine deutlich einfachere Aufbereitung ausreichend und bei kleinen Durchsätzen wirtschaftlich ist. Somit soll ein technisch-wirtschaftliches Optimum hinsichtlich des CO2-Gehalts im aufbereiteten Biogas bei kleinen Durchsätzen ermittelt werden. Der bisher bestehende Zielkonflikt bzgl. der Aufbereitungsqualität des Biogases und der Speicherbarkeit, Energiedichte und Verwendbarkeit im Motor soll im Rahmen der Machbarkeitsstudie gelöst werden. Durch geeignete Ermittlung und Variation von Rahmenbedingungen und Parameterstudien im Hinblick auf Motoren-Anforderung, Gasqualität und Speicherbarkeit werden technisch und wirtschaftlich optimierte Konzepte entwickelt. Zur Prüfung der Konzepte soll eine Laboranlage bestehend aus Aufbereitung und Gastankstelle aufgebaut werden. AP 1: Marktanalyse für den Einsatz und Entwicklung benötigter Komponenten zur Aufbereitung und Nutzung des Biogases als Kraftstoff AP 2: Konzeptentwicklung von Anlagen zur Aufbereitung und Nutzung des Biogases als Kraftstoff AP 3: Ökologische Evaluierung einer möglichen Anlage AP 4: Projektkoordination, projektinterner und -externer WissenstransferDr. Ulrich Männl
Tel.: +49 8466 90414-15
u.maennl@regineering.com
regineering GmbH
Am Dörrenhof 13a
85131 Pollenfeld
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31.12.2019
22402417Verbundvorhaben: Strategien zur Ablagerungsvermeidung an Einspritzdüsen beim Multi-Fuel Einsatz biogener Kraftstoffe; Teilvorhaben 1: Entwicklung einer Prüfmethode - Akronym: SAVEbioÜbergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ("External Diesel Injector Deposits", EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des "ABM"-Projektes bezüglich EDID, dem "ENIAK"-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Geplant ist die Entwicklung einer Prüfmethode für den zu optimierenden Injektorprüfstand als Common-Rail-Prüfstand ohne motorische Verbrennung. Der Fokus liegt auf einem Kraftstoff basierend auf Pflanzenöl. Reale Betriebsbedingungen sollen nachgebildet und untersucht werden. Für die realistische und dennoch zeitgeraffte Nachbildung der Betriebszyklen im realen Einsatz muss ein geeignetes dynamisches Prüfprogramm entwickelt werden.Dipl.-Ing. Sebastian Feldhoff
Tel.: +49 2407 9518-117
s.feldhoff@owi-aachen.de
OWI Science for Fuels gGmbH
Kaiserstr. 100
52134 Herzogenrath
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31.12.2019
22402517Verbundvorhaben: Strategien zur Ablagerungsvermeidung an Einspritzdüsen beim Multi-Fuel Einsatz biogener Kraftstoffe; Teilvorhaben 2: Äußere Injektorablagerungen - Akronym: SAVEbioÜbergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ("External Diesel Injector Deposits", EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des "ABM"-Projektes bezüglich EDID, dem "ENIAK"-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Der Fokus der regineering GmbH liegt auf der Untersuchung von technischen Lösungen zur Vermeidung von äußeren Injektorablagerungen und ihr Transfer in vermarktungsfähige Produkte. Es wird direkt an Forschungsergebnisse aus dem Vorgängerprojekt "Ablagerungsbildungsmechanismen" (ABM) angeknüpft. Die bereits erarbeiteten Ursachen für die Ablagerungsbildung sollen nun gezielt beeinflusst und Gegenstrategien verfolgt werden. Die daraus entstehenden technischen Lösungen werden dabei auf dem Vollmotorenprüfstand ausreichend getestet und eine entsprechendes Maßnahmenpaket entwickelt.Dr. Ulrich Männl
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22402617Verbundvorhaben: Strategien zur Ablagerungsvermeidung an Einspritzdüsen beim Multi-Fuel Einsatz biogener Kraftstoffe; Teilvorhaben 3: Überführung der Prüfmethode in Dienstleistung - Akronym: SAVEbioÜbergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ("External Diesel Injector Deposits", EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des "ABM"-Projektes bezüglich EDID, dem "ENIAK"-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Es ist geplant, die am OWI entwickelte Prüfmethode in eine kommerziell offerierbare Dienstleistung zu überführen. Hierzu wird T4F eng mit dem OWI kooperieren und OWI bei der Auslegung der Prüfmethode und der Versuchsdurchführung zu unterstützen. Hierbei wird besonders auf die Aspekte geachtet, die für wissenschaftliche Untersuchungen von geringerer Bedeutung, für eine potenzielle wiederkehrende Dienstleistung jedoch wichtig sind. Dies betrifft u.a. geringen Aufwand bei Versuchsvor- und Nachbereitung und Umrüstzeiten und Wartungskosten. T4F wird hierzu auch die Betreuung eines Prüflaufs übernehmen und ferner den potenziellen Markt evaluieren.Dr.-Ing. Hajo Hoffmann
Tel.: +49 2407 55830-17
hajo.hoffmann@tec4fuels.com
TEC4FUELS GmbH
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22402717Verbundvorhaben: Strategien zur Ablagerungsvermeidung an Einspritzdüsen beim Multi-Fuel Einsatz biogener Kraftstoffe; Teilvorhaben 4: Additivierung der biogenen Kraftstoffe hinsichtlich der Ablagerungsbildung und Kraftstoffstabilität. - Akronym: SAVEbioÜbergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ("External Diesel Injector Deposits", EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des "ABM"-Projektes bezüglich EDID, dem "ENIAK"-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt.Dr. Svetlana Crusius
Tel.: +49 4181 216-533
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2015-11-01

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2016-10-31

31.10.2016
22402815Verbundvorhaben: Differenzierung unterschiedlicher Biokraftstoffqualitäten im Hinblick auf die Ablagerungsbildung; Teilvorhaben 1: Einfluss von Vliesvariablen - Akronym: AblagerungsbildungIn diesem Projekt werden Brennstoffe auf die Ablagerungsbildung in verschiedenen Fahrzeugstandheizungsgeräten getestet. Dabei liegt der Fokus der verbrennungstechnischen Untersuchungen auf ottokraftstoffkompatiblen Biokraftstoffen (Ablagerungsbildung im Vliesverdampfern). Es werden die laminaren Brenngeschwindigkeiten und die Neigung zur Ablagerungsbildung von Benzin, Benzin-Ethanol- und Benzin-Butanol-Blends getestet. Dazu werden zum einen der HeatFlux-Prüfstand für die Anwendung von Benzin umgerüstet und ein Benzin-Tiegel neukonstruiert. Zusätzlich werden die Verdampfungsmechanismen von Brennstoffen in metallischen Wirrfasergeflechten untersucht. Weiterhin wird die Materialverträglichkeit von synthetischen Mitteldestillatsubstituten, beispielsweise HVO, hinsichtlich der Schmierfähigkeit in Kolbenpumpen untersucht. Ebenso sollen diese Kraftstoffe auf ihre Ablagerungsbildung auf heißen Oberflächen (Tiegel-Prüfstand) getestet werden. Aufbau eines Benzin-Tiegel-Prüfstands zur Untersuchung der Ablagerungsbildung von Ottokraftstoffen. Weiterentwicklung des HeatFlux-Prüfstands zur Untersuchung der laminaren Brenngeschwindigkeiten von Benzin, Benzin-Ethanol-, Benzin-Butanol-Blends. Nutzung eines für Mitteldestillat ausgelegten Einzeltropfenverdampfers (Tiegel) zur Untersuchung der Ablagerungsbildung von Diesel, HVO und FAME. Nutzung eines Kolbenpumpenprüfstandes zur Analyse der Wirkung verschiedener Brennstoffe auf Pumpen. Martin Zoske
Tel.: +49 89 8 57 94-1299
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31.12.2019
22402817Verbundvorhaben: Strategien zur Ablagerungsvermeidung an Einspritzdüsen beim Multi-Fuel Einsatz biogener Kraftstoffe; Teilvorhaben 5: Untersuchungen am Traktor - Akronym: SAVEbioÜbergeordnetes gemeinsames Ziel der Projektpartner innerhalb des Vorhabens ist es, Pflanzenöl als Teil der Multi-Fuel Einsatzstrategie zum Einsatz zu ertüchtigen. Die hierzu zu erreichenden Teilziele sind, einsatzbereite Strategien zur Minderung und, wenn möglich, Vermeidung von Ablagerungen in und am Dieselinjektor beim Einsatz von Pflanzenölkraftstoff in der Landwirtschaft zu entwickeln, um Stillstandzeiten der landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge sowohl infolge IDID als auch infolge äußerer Ablagerungen ("External Diesel Injector Deposits", EDID) an den Injektoren zu vermeiden. Für beide Ablagerungstypen sollen kritische Betriebspunkte (Fahrzyklen) die zu verstärkter Ablagerungsbildung führen können, identifiziert werden. Anhand der Untersuchungsergebnisse sollen schließlich Strategien zur Vermeidung von Ablagerungsbildung sowie eine Injektor-Regeneration im laufenden Betrieb entwickelt werden. Erkannte Strategien sollen zur Einsatzreife geführt werden. Für die erfolgreiche Applikation einer Regeneration wird eine Frühindikation entstehender Ablagerungen (IDID und EDID) entwickelt. Diese Ziele werden insbesondere aufbauend auf den Ergebnissen des "ABM"-Projektes bezüglich EDID, dem "ENIAK"-Projekt hinsichtlich IDID sowie den vom TFZ betreuten Praxisversuchen bezüglich Rapsöleinsatz im Traktor verfolgt. Die wesentlichen Aufgaben des TFZ im Rahmen des Vorhabens sind: a) Erfassung der Einsatzbedingungen von Injektoren in ein bis zwei Traktoren im Praxiseinsatz b) Identifizierung charakteristischer Einsatzbedingungen und Ableiten von Prüfzyklen c) Alterung und Begutachtung von Injektoren d) Testläufe mit verschiedenen Kraftstoffen am Traktorenprüfstand e) Ermittlung von Kenndaten, die die Bildung von Ablagerungen am Injektor beschreiben f) Entwicklung von Strategien zur Vermeidung von Ablagerungen g) Validierung von Maßnahmen zur Vermeidung von Ablagerungen an Injektoren im Traktormotor h) Diskussion und Veröffentlichung der ErgebnisseDr. Edgar Remmele
Tel.: +49 9421 300-130
edgar.remmele@tfz.bayern.de
Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Schulgasse 18A
94315 Straubing
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31.10.2016
22402915Verbundvorhaben: Differenzierung unterschiedlicher Biokraftstoffqualitäten im Hinblick auf die Ablagerungsbildung; Teilvorhaben 2: Entwicklung v. Prüfmethoden für unterschiedliche Biokraftstoffqualitäten zur Flammencharakterisierung sowie zu Verdampfungseigenschaften und deren Einfluss auf die Ablagerungsbildung - Akronym: AblagerungsbildungIn diesem Projekt werden Brennstoffe auf die Ablagerungsbildung in verschiedenen Fahrzeugstandheizungsgeräten getestet. Dabei liegt der Fokus der verbrennungstechnischen Untersuchungen auf ottokraftstoffkompatiblen Biokraftstoffen (Ablagerungsbildung im Vliesverdampfern). Es werden die laminaren Brenngeschwindigkeiten und die Neigung zur Ablagerungsbildung von Benzin, Benzin-Ethanol- und Benzin-Butanol-Blends getestet. Dazu werden zum einen der HeatFlux-Prüfstand für die Anwendung von Benzin umgerüstet und ein Benzin-Tiegel neukonstruiert. Zusätzlich werden die Verdampfungsmechanismen von Brennstoffen in metallischen Wirrfasergeflechten untersucht. Weiterhin wird die Materialverträglichkeit von synthetischen Mitteldestillatsubstituten, beispielsweise HVO, hinsichtlich der Schmierfähigkeit in Kolbenpumpen untersucht. Ebenso sollen diese Kraftstoffe auf ihre Ablagerungsbildung auf heißen Oberflächen (Tiegel-Prüfstand) getestet werden. Aufbau eines Benzin-Tiegel-Prüfstands zur Untersuchung der Ablagerungsbildung von Ottokraftstoffen. Weiterentwicklung des HeatFlux-Prüfstands zur Untersuchung der laminaren Brenngeschwindigkeiten von Benzin, Benzin-Ethanol-, Benzin-Butanol-Blends. Nutzung eines für Mitteldestillat ausgelegten Einzeltropfenverdampfers (Tiegel) zur Untersuchung der Ablagerungsbildung von Diesel, HVO und FAME. Nutzung eines Kolbenpumpenprüfstandes zur Analyse der Wirkung verschiedener Brennstoffe auf Pumpen. Winfried Koch
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52134 Herzogenrath
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2015-12-01

01.12.2015

2020-02-29

29.02.2020
22403015Verbundvorhaben: Langzeitverhalten von Kraftstoffdampfrückhaltesystemen (KDRS) bei der Verwendung von Bioethanol als Kraftstoffadditiv; Teilvorhaben 1: Experimentelle Untersuchung und Modellierung des Adsorptionsverhaltens von Aktivkohle in Kraftstoffdampfrückhaltesystemen - Akronym: LangzeitverhaltenUntersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.Dr. rer. nat. Eva Schieferstein
Tel.: +49 208 8598-1328
eva.schieferstein@umsicht.fraunhofer.de
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
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29.02.2020
22403115Verbundvorhaben: Langzeitverhalten von Kraftstoffdampfrückhaltesystemen (KDRS) bei der Verwendung von Bioethanol als Kraftstoffadditiv; Teilvorhaben 2: Raman-Messungen im Langzeitbetrieb und experimentelle Charakterisierung der Aktivkohleproben - Akronym: LangzeitverhaltenUntersuchungen des TÜV haben gezeigt, dass es nach einem langen Einsatz der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme mit Biokraftstoffen vermehrt zu Ausfällen kommen kann. Durch eine Kombination der Techniken zur Bestimmung von Durchbruchskurven und der Raman-Spektroskopie soll das Adsorptionsverhalten der KDRS über viele Zyklen messtechnisch begleitet werden. Die experimentellen Untersuchungen werden im Rahmen einer Modellierung, die auf dem bereits vorliegenden Adsorptionsreaktormodell (UMSICHT) beruht, begleitet. Die ausführliche Vorhabenbeschreibung ist dem Antrag beigelegt. Das Adsorptionsverhalten verschiedener Aktivkohleproben, d.h. neu hergestellter bzw. einer definierten Anzahl von definierten Be- und Entladezyklen (4.000 und 40.000 gefahrenen Kilometern entsprechend) unterzogenen, wird experimentell erfasst. Folgender experimenteller Ablauf ist geplant: Charakterisierung der Aktivkohleproben in Voruntersuchungen. Mit einem Pentan/Ethanol-Gemisch wird dann ein Adsorber, der mit einer Aktivkohleprobe befüllt wurde, bis zum Durchbruch beladen. Zur Desorption wird der Adsorber mit Laborluft gespült bis 300 ausgetauschte Bettvolumina erreicht sind. Die Zusammensetzung der Gasphase wird während Ad- und Desorption mit einem, im Rahmen des Projektes aufzubauenden Raman-Detektor bestimmt. Nach jeweils 50 Zyklen (Ad- und Desorption= 1 Zyklus) wird die Arbeitskapazität der Aktivkohle bestimmt. Dies erfolgt gemäß einer Methode, die analog zur ASTM-Norm D 5228-92 entwickelt wurde. Die erhaltenen experimentellen Daten werden u.a. zur Weiterentwicklung eines mathematischen Berechnungswerkzeugs im Bereich der Kraftstoffdampfrückhaltesysteme im PKW verwendet. Die Weiterentwicklung des Modells stellt die Grundlage für verbesserte Designmöglichkeiten für KDRS dar.Prof. Dr.-Ing. Thomas Seeger
Tel.: +49 271 740-3124
thomas.seeger@uni-siegen.de
Universität Siegen - Fakultät IV - Department Maschinenbau - Institut für Fluid- und Thermodynamik
Paul-Bonatz-Str. 9-11
57076 Siegen

2016-09-01

01.09.2016

2019-12-31

31.12.2019
22403415Kerosin aus Erneuerbaren Rohstoffen durch (kombinierte) bio-/chemische Synthese - Akronym: KERoSynDer Bedarf an geeigneten Biokraftstoffen erstreckt sich nicht nur auf den Automobilsektor, sondern nimmt in den letzten Jahren auch im Luftverkehr stark an Bedeutung zu. Der Flugverkehr ist für zwei Prozent des weltweiten CO2-Ausstoßes verantwortlich. Geeignete Biotreibstoffe könnten die Emission von Treibhausgasen im Luftverkehr um bis zu 60-80 % senken. Aktuelle Alternativen sind beispielsweise Bioethanol und hydrierter Biodiesel, das sogenannte Biokerosin. Hauptkritikpunkte an diesen Rohstoffen sind jedoch die selbst unter optimalen Bedingungen geringen Flächenausbeuten, die Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln und die Abholzung von Regenwäldern zum Anbau von Ölpalmen. Hinzu kommt die für Flugtreibstoffe nicht ideale und insgesamt breite Kettenlängenverteilung der enthaltenen Fettsäuren. Eine Alternative hierzu stellen mikrobiologisch produzierte Intermediate wie 3-(3-hydroxy-alkanoyloxy)alkanoate (HAAs) dar. Diese Fettsäureester einstellbarer Kettenlänge können aus Lignocellulose-haltigen Pflanzenresten durch Aufschäumung gewonnen werden (C5 und C6 Zuckern), sodass zum einen eine ausreichende Rohstoffbasis sichergestellt ist und zum anderen eine Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion vermieden wird. Im Rahmen dieses Projekts sollte untersucht werden, ob mikrobiologisch aus Zuckern zugängliche HAAs geeignete Ausgangsstoffe zur Herstellung von Biokerosin sind. Dafür war es zum einen notwendig, selektiv HAAs geeigneter Kettenlänge bereitzustellen und zum anderen eine direkte chemokatalytische Umsetzung dieser HAAs (idealerweise in wässriger Phase) in Kohlenwasserstoffe vorzunehmen. Die mikrobielle Produktion von HAAs wurde durch einen genetisch optimierten Mikroorganismus erreicht. Verbesserte Fermentationsbedingungen sollten eine weitere Steigerung der Effizienz ermöglichen. Um eine selektive chemokatalytische Umsetzung zu Kohlenwasserstoffen mittels kontrollierter Hydrodeoxygenierung zu ermöglichen, wurden hierzu geeignete Metallkatalysatoren untersucht.Im Vorhaben wurde die biotechnologische Produktion von 3-(3-hydroxyalkanoyloxy)alkanoaten (HAAs) mit einer Kettenlänge von C8-C12 und deren selektive chemokatalytische Umsetzung zu Kohlenwasserstoffen erfolgreich demonstriert. Hierzu wurde zunächst der Stoffwechselweg von strukturell verwandten Rhamnolipiden (natürlichen Biotensiden) entsprechend modifiziert. Die HAAs wurden durch bakterielle Fermentation mit Glucose als Kohlenstoffquelle synthetisiert und durch anschließendes kontinuierliches Ausschäumen aufkonzentriert. Mit dem Produktionsstamm P. putida KT2440 KS03 rhlA wurde eine maßgeschneiderte Kettenlänge für die Weiterverarbeitung zu Biokerosin eingestellt, wobei der überwiegende Teil der HAAs aus C10-C10-Molekülen bestand. Es konnte ein HAA-Produzent geschaffen werden, der sich wegen einer hydrophileren Zelloberfläche zu einem geringeren Anteil im Schaum anreicherte. So konnte der Verlust des eigentlichen Bio-Katalysators während der Produktion reduziert werden. Für die selektive chemo-katalytische Umwandlung zu Kohlenwasserstoffen wurde zunächst die Esterhydrolyse der HAAs zu 3-Hydroxydecansäure (3-HDS) vorgenommen. Das Produktspektrum konnte durch gezielte Optimierung der Säurestärke des Katalysatorträgers mit einem bifunktionellem Ruthenium-Zeolith-Katalysator selektiv (>99 %) von Alkoholen zu Alkanen verschoben werden (Ausbeuten: 72% Nonan und 12% Decan). Die Reaktion war in rein wässrigem Medium durchführbar, was einen entscheidenden Vorteil für den biologisch-chemischen Gesamtprozess darstellt, da die mikrobielle Produktion ebenfalls in einer wässrigen Fermentationsbrühe stattfindet. Somit kann ein zusätzlicher Prozessschritt samt Energie und Zeit eingespart werden, was den Prozess ökonomisch und ökologisch attraktiver macht. Eine elektrochemische Umsetzung ermöglichte zudem die Herstellung eines C9-basierten Oxygenat-Gemisches, dessen entsprechenden Treibstoffeigenschaften eine ausgeprägte Eignung zum Einsatz als Blend in Dieselkraftstoffen aufwies. Prof. Dr. Regina Palkovits
Tel.: +49 241 80-26497
palkovits@itmc.rwth-aachen.de
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen - Fakultät 1 - Mathematik - Informatik - Naturwissenschaften - Fachgruppe Chemie - Institut für Technische und Makromolekulare Chemie
Worringerweg 2
52074 Aachen
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2015-10-01

01.10.2015

2019-03-31

31.03.2019
22403814Verbund Oxymethylenether (OME): Umweltfreundliche Dieselkraftstoffadditive aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 1: des Sondervermögens Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Synthese - Akronym: k. A.Das geplante Projekt knüpft direkt an die Aktivitäten von KIT-IKFT zur Synthese und Weiterverarbeitung von Methanol (MeOH) bzw. Dimethylether (DME) an. Beide können, letzteres z.B. im bioliq®-Verfahren, aus biomassestämmigem Synthesegas gewonnen werden und es soll ein effizienter Prozess zur Synthese von Oxymethylenethern (OME), ausgehend von MeOH/DME entwickelt werden. OME sind leistungsfähige Dieseladditive zur Rußemissionssenkung. Bei ihrer Erzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen verbleibt der ursprünglich in der Biomasse gebundene Sauerstoff weitgehend im Produkt, so dass eine Herstellung mit hoher Energie- und Atomeffizienz möglich ist. Es ist bekannt, dass sich OME durch Reaktion von MeOH/DME mit Trioxan als Formaldehydquelle herstellen lassen. Allerdings sind die Umsätze und Selektivitäten dieser Reaktion nicht befriedigend. Durch systematische Variation von Reaktionsparametern wie z.B. Druck, Temperatur, Stöchiometrie oder Katalysatorverweilzeit sollen hier, begleitet von einem umfassenden Katalysatorscreening, Fortschritte erzielt werden. Hinsichtlich Reaktionstechnik, werden die Versuche zunächst im Batchbetrieb durchgeführt und auf Basis der so gewonnenen Daten wird im nächsten Schritt eine kontinuierlich operierende, heterogen katalysierte Gasphasensynthese entwickelt. Im nächsten Schritt soll der benötigte Formaldehyd unter oxidativen Bedingungen direkt aus MeOH/DME generiert werden, so dass auf den Einsatz einer separaten Formaldehydquelle verzichtet werden kann.Dr. Ulrich Arnold
Tel.: +49 721 608-23694
ulrich.arnold@kit.edu
Sondervermögen Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen
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2015-10-01

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2018-09-30

30.09.2018
22403914Verbund Oxymethylenether (OME): Umweltfreundliche Dieselkraftstoffadditive aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 2: der Technischen Universität Kaiserslautern: Verfahrenstechnik - Akronym: k. A.Die Beimischung von Poly(oxymethylen)dimethylethern (OME) zu Dieselkraftstoff führt zur Senkung der Rußentstehung bei der Verbrennung im Motor ohne Modifikationen am Kraftstoffsystem oder der Einspritztechnik. OME können vollständig aus Methanol aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. In den letzten Jahren wurden am LTD zwei Syntheserouten für OME untersucht: im Vordergrund stand die Synthese von OME aus Methylal und Trioxan, beides Methanol-Derivate. Mittlerweile stehen für diese vielversprechende Route alle benötigten Stoff- und Reaktionsdaten zur Verfügung. Ein Verfahrensentwurf ist auf der Basis eines rigorosen Prozessmodells ausgearbeitet. Diese Arbeiten sind so weit fortgeschritten, dass damit Anlagen ausgelegt werden können. Dies soll im Rahmen des Projekt für eine Pilot Demonstration Unit (PDU) durchgeführt werden, die in einem eventuellen Folgeprojekt gebaut werden könnte. Des Weiteren wurde auch die Synthese von OME in der Flüssigphase aus den Edukten Formaldehyd und Methanol untersucht. Die Schwierigkeiten liegen dabei in der Trennung. Im Prozess tritt unvermeidbar Wasser auf. Die aufzuarbeitenden Mischungen aus Formaldehyd, Wasser, Methanol und OME sind aufgrund von Oligomerisations-reaktionen extrem komplex. Diese Reaktionen sind auch im Aufarbeitungsteil unvermeidlich vorhanden. Ziel ist die Ausarbeitung des Verfahrens auf Basis von Messungen zu Reaktionen und Stoffdaten. Die Arbeitsplanung der sich ergänzenden Partner ist im Antrag genauer erläutert.Dr.-Ing. Hans Hasse
Tel.: +49 631 205-3464
hans.hasse@mv.uni-kl.de
Technische Universität Kaiserslautern - Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik - Lehrstuhl für Thermodynamik
Erwin-Schrödinger-Str. 44
67663 Kaiserslautern
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01.10.2015

2019-03-31

31.03.2019
22404014Verbund Oxymethylenether (OME): Umweltfreundliche Dieselkraftstoffadditive aus nachwachsenden Rohstoffen; Teilvorhaben 3: der Technischen Universität München: Motorische Nutzung - Akronym: k. A.Der sich abzeichnende Anstieg an Biokraftstoffanteilen im Dieselkraftstoff ist mit den aktuellen Strategien nicht unbeschränkt umsetzbar. In diesem Forschungsvorhaben sollen Untersuchungen der Auswirkungen auf die Verbrennung und Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren durch Beimischung von alternativen Zusätzen (Oxymethylether), die auch auf Basis erneuerbarer Energiequellen herstellbar sind, durchgeführt werden. Mit verschiedenen Methoden soll ein besseres Verständnis für den Einfluss von OMEs auf die dieselmotorische Verbrennung aufgebaut werden. Durch den Einsatz von AFIDA können die physikalischen Eigenschaften der Kraftstoff-Blends untersucht und abgesichert werden. In den Einzylinder- und Vollmotorversuchen werden dann die Auswirkungen des OME-Anteils im Diesel auf den realen dieselmotorischen Betrieb untersucht und optimiert. Der Modellgasprüfstand dient dazu, die Aktivität bzw. Selektivität von Serien-Oxidationskatalysatoren hinsichtlich der Totaloxidation von unverbrannten OMEs zu screenen, um den optimalen Oxidationskatalysator für die Abgasnachbehandlung auszuwählen und die Potentiale vorhandener Katalysatoren zu erkennen. Ziel des Einsatzes von OME und damit des Forschungsvorhabens ist die Demonstration einer stark vereinfachten Abgasnachbehandlung, die auf Partikelfilter und SCR-Nachbehandlung verzichtet. Auf die Arbeitsplanung der Institute im Forschungsverbund wird im Antrag detailliert eingegangen. Prof. Georg Wachtmeister
Tel.: +49 89 289-24102
wachtmeister@lvk.mw.tum.de
Technische Universität München - Fakultät für Maschinenwesen - Institut für Energietechnik - Lehrstuhl für Verbrennungskraftmaschinen - Motorenlabor
Schragenhofstr. 31
80992 München
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2018-11-01

01.11.2018

2021-10-31

31.10.2021
22408217Verbundvorhaben: Entwicklung und Feldtest eines Abgasstufe 5 Multi-Fuel-Traktors; Teilvorhaben 1: Adaption von Motorsteuergeräten und dessen Implementierung in ein Versuchsfahrzeug - Akronym: MuSt5-TrakIm Rahmen des MuSt5 - Trak Projektes soll ein Multi-Fuel-Motor der Abgasstufe 5 mit einem zuverlässigen, redundanten Kraftstofferkennungssystem entwickelt werden. Um die Redundanz zu gewährleisten soll der Motor neben einem neu entwickelten Kraftstoffsensor über einen Kraftstoffdetektionsalgorithmus verfügen, mit denen sich jeweils der eingesetzte Kraftstoff (Diesel, Biodiesel, Pflanzenöle) bzw. deren Mischungen bestimmen lässt. Die Motorsteuerung wird über eine vom eingesetzten Kraftstoff bzw. Kraftstoffgemisch abhängige automatische Anpassung der Motorparameter verfügen, die auf der Grundlage ein eigens entwickeltes Motor-Modell entwickelt wird. Der Kraftstofferkennungsalgorithmus sowie die automatisierte Motoreinstellung werden mit bereits vorhandenen Sensoren (Abgastemperatur, etc.) realisiert. Das Vorhabensziel ist es, die Entwicklung sicherer, effizienter und schadstoffarmer Multi-Fuel-Motoren der Abgasstufe 5, die eine größtmögliche Flexibilität und Betriebssicherheit bei der Wahl des Kraftstoffes bieten und Hemmnisse zum Einsatz von Pflanzenölen als Kraftstoff abbauen.Prof. Dr.-Ing. Peter Pickel
Tel.: +49 631 36191-850
pickelpeter@johndeere.com
John Deere GmbH & Co. KG - European Technology Innovation Center
Straßburger Allee 3
67657 Kaiserslautern

2018-11-01

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22408517Verbundvorhaben: Entwicklung und Feldtest eines Abgasstufe 5 Multi-Fuel-Traktors; Teilvorhaben 3: Sensortest und Validierung der Motorkennfeldanpassungen auf dem Motorprüfstand - Akronym: MuSt5-TrakIm Rahmen des MuSt5-Trak Projekts soll auf Basis eines Serien-Dieseltraktors ein Multi-Fuel-Traktor der Abgasstufe 5 entwickelt und demonstriert werden, welcher mit verschiedenen Pflanzenölkraftstoffen, Biodiesel und Dieselkraftstoff, sowie mit Mischungen dieser Kraftstoffe gleichermaßen betrieben werden kann. Der Traktor soll mit einem zuverlässigen, redundanten Kraftstofferkennungssystem und einer Motorsteuerung mit automatischer Anpassung der Motorparameter in Abhängigkeit vom erkannten Kraftstoff beziehungsweise Kraftstoffgemisch ausgestattet sein. Die Motorsteuerung soll auf der Grundlage eines eigens entwickelten, geeigneten Motor-Modells agieren. Mit dem neu entwickelten Kraftstofferkennungssystem und der Motor-Steuerung soll ein sicherer, effizienter und schadstoffarmer Betrieb des Multi-Fuel-Traktors mit verschiedenen Kraftstoffen und Kraftstoffmischungen möglich sein. Landwirten wird damit eine größtmögliche Flexibilität und Betriebssicherheit bei der Wahl des Kraftstoffes geboten und Hemmnisse zum Einsatz von Pflanzenöl als Kraftstoff werden abgebaut.Prof. Dr.-Ing. Michael Günthner
Tel.: +49 631 205-5796
guenthner@mv.uni-kl.de
Technische Universität Kaiserslautern
Gottlieb-Daimler-Str. 47
67663 Kaiserslautern

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31.10.2021
22408617Verbundvorhaben: Entwicklung und Feldtest eines Abgasstufe 5 Multi-Fuel-Traktors; Teilvorhaben 2: Sensortests und Untersuchung des Gesamtsystems auf dem Traktorenprüfstand und im Feldeinsatz - Akronym: MuSt5-TrakIm Rahmen des MuSt5-Trak Projekts soll auf Basis eines Serien-Dieseltraktors ein Multi-Fuel-Traktor der Abgasstufe 5 entwickelt und demonstriert werden, welcher mit verschiedenen Pflanzenölkraftstoffen, Biodiesel und Dieselkraftstoff, sowie mit Mischungen dieser Kraftstoffe gleichermaßen betrieben werden kann. Der Traktor soll mit einem zuverlässigen, redundanten Kraftstofferkennungssystem und einer Motorsteuerung mit automatischer Anpassung der Motorparameter in Abhängigkeit vom erkannten Kraftstoff beziehungsweise Kraftstoffgemisch ausgestattet sein. Die Motorsteuerung soll auf der Grundlage eines eigens entwickelten, geeigneten Motor-Modells agieren. Mit dem neu entwickelten Kraftstofferkennungssystem und der Motor-Steuerung soll ein sicherer, effizienter und schadstoffarmer Betrieb des Multi-Fuel-Traktors mit verschiedenen Kraftstoffen und Kraftstoffmischungen möglich sein. Landwirten wird damit eine größtmögliche Flexibilität und Betriebssicherheit bei der Wahl des Kraftstoffes geboten und Hemmnisse zum Einsatz von Pflanzenöl als Kraftstoff werden abgebaut.Dr. Edgar Remmele
Tel.: +49 9421 300-130
edgar.remmele@tfz.bayern.de
Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe
Schulgasse 18A
94315 Straubing