CARE-O-SENE erreicht Meilenstein zur Kommerzialisierung nachhaltiger Flugkraftstoffe

Forscher*innen im CARE-O-SENE-Projekt zeigen, dass ein Output von über 80 Prozent für nachhaltiges Kerosin realisierbar ist.

Hamburg/Berlin, 1.10.2024 – Intensive Tests im CARE-O-SENE-Projekt bestätigen, dass eine Kerosinausbeute von über 80 Prozent mit den neuen Katalysatoren des CARE-O-SENE-Projekts erreicht werden kann. Das verbessert die Wirtschaftlichkeit der Power-to-Liquid (PtL)-Verfahren erheblich und beschleunigt die Kommerzialisierung von Sustainable Aviation Fuel (SAF).

Dieses sind bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung effizienterer Katalysatoren für den Fischer-Tropsch-Prozess, einem zentralen Schritt in PtL-Verfahren zur Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe (SAF). Das deutsch-südafrikanische CARE-O-SENE-Konsortium, zu dem das Fraunhofer-Institut (IKTS), das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB), INERATEC, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), University of Cape Town (UCT) und Sasol gehören, trägt mit diesem Erfolg entscheidend zum Ziel der Dekarbonisierung der Luftfahrt bei.

Unter Verwendung des etablierten Fischer-Tropsch-Verfahrens werden grüner Wasserstoff und Kohlendioxid in synthetische Kraftstoffe umgewandelt. Die im CARE-O-SENE-Projekt entwickelten Katalysatoren steigern die Effizienz des Gesamtprozesses, sodass die Kraftstoffproduktion bei gleichem Ressourceneinsatz deutlich erhöht werden kann.

Die positiven Ergebnisse aus internen Tests des Projektteams im Speziallabor in Südafrika konnten nun durch externe Experten des dänischen Unternehmens Topsoe bestätigt werden: „Wir haben in unserer Pilotanlage in Dänemark mehrere Produktproben getestet, die Sasol für das CARE-O-SENE-Projekt in seiner semi-kommerziellen Anlage in Südafrika produziert hat. Dabei konnten wir die Ausbeute bei der Kerosinproduktion auf über 80 Prozent steigern“, erklärt Sandra Winter-Madsen, Product Line Director von Topsoe.

„Wir freuen uns, dass es gelungen ist, das angestrebte 80 Prozent-Ausbeuteziel des CARE-O-SENE-Projekts zu bestätigten“, sagt Tobias Sontheimer, Co-Projektleiter und Leiter des Strategie-Departments für Energie und Information am HZB. „Das ist ein weiterer wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer massentauglichen Produktion von SAF.“

Der nächste Schritt ist nun eine wissenschaftlich fundierte Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Analysis, LCA): „Die Daten zur Produktaufarbeitung sind ein entscheidender Baustein für die laufende LCA, mit der wir u. a. die positiven Auswirkungen der neuen Katalysatoren auf die Realisierbarkeit von PtL-Projekten genauer quantifizieren wollen“, erklärt Toine Cents, Arbeitspaketleiter im CARE-O-SENE-Projekt und Senior Manager Engineering Research bei Sasol. „Wir erwarten die wissenschaftlichen Ergebnisse der LCA Ende 2024.“

Erfahren Sie im englischsprachigen Webinar Innovate to Elevate: A CARE-O-SENE Event on International Collaboration to Decarbonise Aviation mehr über den aktuellen Stand der Forschungen im CARE-O-SENE-Projekt sowie darüber, wie internationale Zusammenarbeit zur Bewältigung der Herausforderungen der Dekarbonisierung der Luftfahrt beitragen kann. Weitere Informationen finden Sie unter diesem Link.

*Fachbegriff für die Effektivität mehrstufiger chemischer Prozesse

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Pressekontakt:
Torsten Titze, Communications Manager Advanced Materials, Sasol
Mobile telephone: +49 173 66 800 90
Torsten.Titze@de.sasol.com

CARE-O-SENE Initiative beim Besuch des chilenischen
Präsidenten im Helmholtz-Zentrum Berlin vorgestellt

Anfang Juni besuchte der chilenische Präsident Gabriel Boric Font das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Begleitet wurde er von einer 50-köpfigen offiziellen Delegation, bestehend aus Vertretern nationaler Behörden, Parlamentariern, Wirtschaftsvertretern, Wissenschaftlern und Forschern. Zur Delegation gehörten auch der chilenische Wissenschaftsminister und vier weitere Minister aus verschiedenen Ressorts.

Im Mittelpunkt der Gespräche stand die Entwicklung innovativer Katalysatormaterialien, die für eine klimaneutrale Industrie entscheidend sind. Das HZB arbeitet gemeinsam mit Sasol an dem internationalen Forschungsprojekt CARE-O-SENE (Catalyst Research for Sustainable Kerosene). Ziel ist es, neue Fischer-Tropsch-Katalysatoren zu entwickeln, um die Produktion von nachhaltigem Kerosin im industriellen Maßstab zu optimieren. Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ist maßgeblich an dieser Initiative beteiligt. Chile und Deutschland haben derzeit gemeinsam den Vorsitz im Climate Club inne, einem Bündnis von 38 Ländern, die gemeinsam gegen den Klimawandel kämpfen.

Chile und Deutschland haben derzeit gemeinsam den Vorsitz im Climate Club inne, einem Bündnis von 38 Ländern, die gemeinsam gegen den Klimawandel kämpfen.

Das CARE-O-SENE Mentorenprogramm ermöglicht einem jungen
Wissenschaftler von Sasol den Besuch des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)

Dr. Jerry Lamola, ein Scientist-in-Training (SIT) bei Sasol in Sasolburg, unternahm im Juni eine bemerkenswerte, etwas mehr als einwöchige Reise zum Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Diese Reise wurde durch seinen Mentor Dr. Tobias Sontheimer ermöglicht, der das CARE-O-SENE Programm mit leitet. Sie wurde im Rahmen des erst im letzten Jahr ins Leben gerufenen CARE-O-SENE Mentorenprogramms organisiert und größtenteils gesponsert.

„Diese Reise erwies sich als äußerst fruchtbar, da sie Jerrys technische Fähigkeiten und seine sozialen Kompetenzen verbessert hat“, sagt Dr. Denzil Moodley, Senior Scientist bei Sasol. „Er erhielt wertvolle Einblicke in die HZB-Struktur und diskutierte mit Experten über Schlüsselbereiche wie Forschungsstrategie, Finanzierungsvorschläge, aktuelle Forschungstrends und die Bewertung des Standes der Technik. Darüber hinaus nahm Jerry an technischen Diskussionen mit Forschern teil, die am CARE-O-SENE-Projekt beteiligt sind“.

Während seines Aufenthaltes besuchte Jerry eine der größten und gefragtesten Synchrotronanlagen der Welt, BESSY II, und hatte die Gelegenheit, unter der Leitung von Dr. Catalina Jimenez, der Leiterin des Arbeitspakets 1, an Nachtschicht-Experimenten teilzunehmen, die an einigen der Katalysatorsysteme des CARE-O-SENE-Programms durchgeführt wurden.

Er beteiligte auch sich an der „Langen Nacht der Wissenschaften“, einer populärwissenschaftlichen Ausstellung für die allgemeine Berliner Bevölkerung, bei der die beiden südafrikanisch-deutschen Projekte GreenQuest und CARE-O-SENE vorgestellt wurden.

Der Besuch konzentrierte sich nicht nur auf CARE-O-SENE, sondern ermöglichte Jerry auch einen umfassenden Einblick in die Einrichtungen des HZB. Der Besuch auf dem HZB-Campus Wannsee ermöglichte ihm eine Führung durch verschiedene Labore und verschaffte ihm einen umfassenden Überblick über die Techniken und andere Forschungsbereiche wie Wasserspaltung, Elektrokatalyse, Photokatalyse und das grundlegende Verständnis von Elektronen.

Über seine Erfahrungen sagte Jerry:

”Die Reise war sehr abwechslungsreich und voller unglaublicher Erlebnisse. Ich bin Tobias und CARE-O-SENE sehr dankbar für diese Möglichkeit, ebenso wie allen HZB-Kollegen, die mich so herzlich aufgenommen haben. Das größte Highlight war es zu sehen, wie die Kraft der Grundlagenforschung genutzt wird, um gesellschaftliche und industrielle Herausforderungen zu lösen, wie die Auswirkungen der Projekte CARE-O-SENE und GreenQuest zeigen.“

Neben seinen wissenschaftlichen Aktivitäten genoss Jerry in seiner Freizeit den deutschen Sommer, erkundete das kulturelle Angebot Berlins und erlebte die Spannung und Atmosphäre der Fußball-Europameisterschaft 2024, die in Deutschland ausgetragen wurde. Dieser Besuch unterstreicht die Vorteile des CARE-O-SENE Mentorenprogramms, insbesondere im Hinblick auf die Talentförderung, den wissenschaftlichen Austausch und den Kontakt junger Wissenschaftler mit Forschungseinrichtungen von Weltrang.

Die drängende Frage, ob ein nachhaltiger Flugverkehr möglich ist, stand im Mittelpunkt der jüngsten „Zeit für Klima“-Veranstaltung unter dem Motto „Luftfahrt und Klimaneutralität: Kann nachhaltiges Fliegen gelingen?“ in Frankfurt.

Die Veranstaltung brachte Experten aus verschiedenen Bereichen zusammen, um innovative Lösungen für eine nachhaltigere Zukunft zu diskutieren. Unter anderem sprach Dr. Tobias Sontheimer, Co-Leiter des #CAREOSENE-Konsortiums, über den Weg zum klimaneutralen Luftverkehr.

Während der Podiumsdiskussion mit dem Titel „Innovative Technologien und Quick Wins auf dem Weg zur klimaneutralen Luftfahrt“ ging Dr. Tobias Sontheimer auf die Rolle innovativer Katalysatortechnologien bei der Herstellung von nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) ein. Er erläuterte, wie diese Katalysatoren entscheidend zur Minimierung des Ressourcenverbrauchs bei der Treibstoffherstellung beitragen. „Die bestehende Flugzeugflotte wird noch mehrere Jahrzehnte mit Treibstoff versorgt werden müssen“, betonte Sontheimer den Bedarf an effizienten und nachhaltigen Treibstofflösungen. „Gleichzeitig werden sich die Beimischungsquoten von SAF in den nächsten Jahren deutlich verändern, was eine Weiterentwicklung der Treibstofftechnologie erforderlich macht.“

Die Diskussionsteilnehmer unterstrichen die Schlüsselrolle von SAF für die Dekarbonisierung des Luftfahrtsektors und betonten die Bedeutung internationaler Projekte wie CARE-O-SENE zur Beschleunigung der Innovationszyklen und der Kommerzialisierung. Alle Podiumsteilnehmer waren sich einig, dass diese SAF-Mischungsmandate erreicht oder sogar übertroffen werden sollten. „Um dies zu schaffen“, so Tobias Sontheimer, „haben wir nicht die Zeit, uns Entwicklungszyklen von 10 bis 15 Jahren zu erlauben. Wir müssen die Produktion von SAF kurzfristig skalieren“, worauf das CARE-O-SENE-Projekt abzielt.

Die Veranstaltung war auch eine gute Gelegenheit zum Networking, bei der Dr. Dirk Schär, der andere Co-Leiter, die Mission von CARE-O-SENE hervorhob, die darauf abzielt, das nachhaltige Fliegen kostengünstiger zu machen. Die Forschungen und Innovationen des Konsortiums im Bereich der Katalysatortechnologie werden eine zentrale Rolle bei der Energiewende im Luftfahrtsektor spielen. Durch die Verbesserung der Effizienz und die Verringerung der Umweltauswirkungen der SAF-Produktion schafft CARE-O-SENE die Voraussetzungen für eine Zukunft, in der das Fliegen sowohl umweltfreundlich als auch wirtschaftlich rentabel sein kann.

Die Diskussion auf der „Zeit für Klima“ unterstrich die Dringlichkeit und Machbarkeit des Übergangs zu nachhaltigen Lösungen in der Luftfahrt.

Nach seinem jüngsten Vortrag auf der 5. isländischen Geothermiekonferenz (IGC2024) nahm sich Dr. Dirk Schaer, Technical Manager Marketing und Sales Catalyst bei Sasol Germany und Co-Lead des CARE-O-SENE-Projekts, die Zeit, drei Fragen zu beantworten. Er erläuterte, warum die Kombination von Fischer-Tropsch (FT)-Technologie und geothermischer Energie ideal für die wirtschaftlich effiziente Produktion von nachhaltigem Flugbenzin ist, insbesondere wenn die neuen Katalysatoren verwendet werden, die im Rahmen des deutsch-südafrikanischen CARE-O-SENE-Projekts entwickelt wurden:

Was sind die Hauptvorteile der FT-Technologie für die SAF-Produktion?

Die Fischer-Tropsch-Technologie zeichnet sich bei der SAF-Produktion durch mehrere entscheidende Vorteile gegenüber Alternativen aus:

Erstens ist FT eine kommerziell bewährte und weit verbreitete Technologie.

Zweitens ist sie rohstoffunabhängig. Die FT-Technologie ist bemerkenswert vielseitig und kann verschiedene Rohstoffe effizient nutzen.

Drittens liefert sie die höchsten Kerosinerträge, was eine optimale Nutzung der begrenzten erneuerbaren Ressourcen gewährleistet und das höchste Potenzial zur Vermeidung von Treibhausgasen hat.

Und schließlich ist FT produziertes Kerosin bereits ASTM-zugelassen, und Sasol verfügt über langjährige Erfahrung im Marketing und in der Zusammenarbeit mit den Luftfahrtbehörden.

Warum ist es wichtig, neue Katalysatoren für die SAF-Produktion zu entwickeln?

Heute gibt es zwei Haupthindernisse für die Herstellung von SAF in großem Maßstab. Für die Herstellung von SAF wird eine beträchtliche Menge an Energie benötigt, und effizientere FT-Katalysatoren können uns helfen, diesen Bedarf zu senken, wodurch SAF sowohl kostengünstiger als auch nachhaltiger wird.

Außerdem müssen wir die Abhängigkeit von Edelmetallen und Kobalt im Produktionsprozess verringern, und auch hier können moderne Katalysatoren helfen. Die Verringerung des Bedarfs an diesen Elementen wird dazu beitragen, die Probleme im Zusammenhang mit Ressourcenknappheit und Kostenschwankungen zu lösen.

Warum ist die Kombination von FT und geothermischen Energiequellen so vorteilhaft?

Die Integration der FT-Technologie mit geothermischen Energiequellen bietet überzeugende Vorteile.

Chemische Prozesse, darunter auch das FT-Verfahren, haben oft mit dynamischen Abläufen zu kämpfen, die eine Zwischenspeicherung erforderlich machen. Geothermische Energie – übrigens auch Wasserkraft – bietet eine stabile Energiequelle, die diese betrieblichen Hürden umgeht.

Dies führt zu deutlich niedrigeren Investitionskosten und darüber hinaus zu einer geringeren Betriebsbelastung, was sich positiv auf die Lebensdauer des Katalysators auswirkt und zur allgemeinen Nachhaltigkeit und Rentabilität der SAF-Produktion beiträgt.