Projekt FeKat: Wissensbasierte Entwicklung von Eisenoxiden für die Entschwefelung und Abgasreinigung bei CO2-neutralen Biomethan-Motoren (Laufzeit: 07/2018-08/2020)






Ein neues Forschungsprojekt zur wissensbasierten Entwicklung von Eisenoxiden für die Entschwefelung und Abgasreinigung bei CO2-neutralen Biogas-Motoren startete am 01.07.2018. Das Forschungsvorhaben wird durch Fördermittel der Sächsischen AufbauBank (SAB) sowie der Europäischen Union finanziert. Im Rahmen des neuen Projekts soll in Kooperation mit dem DBI – Gastechnologisches Institut gGmbH Freiberg die Absicherung der zukünftigen CO2-neutralen Energieerzeugung aus Biogas mittels stationärer Magermotoren ermöglicht werden.

Für die Gewinnung von Strom und Wärme findet zunehmend Biomethan als Brennstoff Anwendung, so etwa bei dezentralen Blockheizkraftwerken für Wohn- und Geschäftsgebäude. Blockheizkraftwerke werden in der Regel mit Gasmotoren der Leistungsklassen 2 kW bis 1500 kW und Wirkungsgraden bis rund 95 % betrieben. Beim Einsatz von Biomethan ist allerdings dessen relativ hoher H2S-Gehalt (bis zu 30 ppm) problematisch, der zur Schädigung des Motors und zur Emission von umweltschädigendem Schwefeldioxid (SO2) führt. Weiterhin resultiert aus der Biomethanverbrennung ein erhöhter Ausstoß an toxischem Formaldehyd (CH2O), während unverbranntes Methan (CH4) erheblich zum Treibhauseffekt beiträgt (Faktor 25 gegenüber CO2). Daher muss das Biomethan zur langfristigen Absicherung der CO2-neutralen Energieerzeugung zwingend entschwefelt und das Abgas von Formaldehyd und Methan gereinigt werden. 

Im Forschungsprojekt „FeKat“ soll eine ökonomisch sinnvolle und technisch effiziente Lösung durch den Einsatz von neuartigen Eisenoxiden entwickelt werden. Dieser Lösungsansatz beinhaltet zum einen die Verwendung von Eisenoxid zur H2S-Adsorption direkt vor dem Motor und zum anderen den Einsatz eines Eisenoxid-Katalysators für die simultane Oxidation von CH2O und CH4 im Abgas stationär betriebener Gasmotoren.

Konzept zur technisch effizienten Reinigung von Biomethan und Abgas von Biomethanmotoren







Abb.: Konzept zur technisch effizienten Reinigung von Biomethan bzw. Abgas von Biomethan-Motoren


Das wissenschaftlich-technische Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung von hocheffizienten Eisenoxid-Materialien für die

adsorptive Entfernung von Schwefelkomponenten (Teilprojekt DBI-GTI), insbesondere H2S, aus Biomethan, bis zu einem Gehalt von 5 ppm - damit wird der Schädigung von Motor und Abgaskatalysator sowie der motorischen Emission von SOx effizient entgegengewirkt

sowie die

katalysierte Oxidation von CH4 und CH2O (Teilprojekt TUBAF) im Abgas von stationären Magermotoren, die mit dem entschwefelten Biomethan betrieben werden. Der neuartige Oxidationskatalysator soll den Ausstoß der beiden Schadgase entsprechend den gesetzlichen Anforderungen der TA Luft bis auf maximal 80 ppm limitieren und bei gängigen Abgastemperaturen (450-500 °C) aktiv sind. Eine spezielle Regelung von Motor oder Reinigungsstufe ist infolgedessen nicht erforderlich.