BioFiTrop–Ein Verbundvorhaben aus Oberfranken
Wir wollen Biogas in flüssige Kohlenwasserstoffe verwandeln, direkt an der Biogasanlage, mit einer modularen, containerisierten Anlage. Das Herzstück ist ein neu gedachtes Fischer-Tropsch-Reaktorkonzept.
100 m³ Biogas→20 kg flüssige Kohlenwasserstoffepro Stunde · laut Konzeptrechnung
Vorhaben in Beantragung
Wer sind wir?Fünf Partner, eine KetteVom Acker bis zum Flughafen
Das gemeinsame ZielModular direkt am HofGeplante Demonstration an einer Biogasanlage
Warum der Aufwand?Kohlenstoff von hierSouveränität und neue Perspektiven für Biogas
Wie es gelingen sollinnovative SyntheseInnovatives Verfahren für Biogas
Diese Seite richtet sich an alle, die das Vorhaben interessiert, ob privat oder als Unternehmen. Damit aus der Demonstration eine Anwendung wird, suchen wir Partner und vor allem wirtschaftliche Beteiligung.
Sie möchten sich finanziell beteiligen, das Vorhaben kofinanzieren oder die Weiterentwicklung zur Anwendung unterstützen? Die passende Form klären wir gemeinsam.
Sie suchen eine Perspektive für Ihre Anlage und können sich einen zusätzlichen Produktpfad vorstellen?
Anlagenbau, Katalysatoren, Raffinerie oder Luftfahrt: Sie bringen Know-how ein oder interessieren sich für die Produkte?
Ob aus der Region, aus Politik, Verwaltung oder Presse: Wir erklären das Vorhaben gern persönlich.
Fünf Partner aus Oberfranken decken die ganze Kette ab: Forschung, Systemintegration, Anlagenbau, ein landwirtschaftlicher Biogasbetrieb und ein Flughafen.
Zwischen den Partnern liegt höchstens eine knappe Autostunde. Entwickelt und gebaut werden soll in Bayreuth, koordiniert in Hof. Die Demonstration ist in Hof-Pirk geplant, wo Biogasanlage und Flughafen im selben Ortsteil liegen: Der Rohstoff und ein möglicher Abnehmer sind also Nachbarn.
Aufgabe im Vorhaben: das Gesamtsystem zusammenhalten, mit Prozessmodell der ganzen Kette, Wärmemanagement, Genehmigung und Einbindung am Standort.
Prof. Dr.-Ing. Tobias Plessing · M. Eng. Anton SackAufgabe im Vorhaben: das Herzstück entwickeln, also Modellierung und experimentelle Untersuchung der innovative Synthese sowie die Bewertung ihrer Eignung für dezentrale Anwendungen.
Prof. Dr.-Ing. Andreas Jess · Dr.-Ing. Christoph KernAufgabe im Vorhaben: aus dem Konzept eine Anlage machen, mit Container-Engineering, Automatisierung, Fernüberwachung und Sicherheitskonzept.
Dipl.-Ing. Achim Schmidt-RodenkirchenAufgabe im Vorhaben: Biogasanlage und Biogas bereitstellen und die Sicht des Betreibers einbringen. Was muss eine solche Anlage im Alltag leisten?
Christian LangheinrichAufgabe im Vorhaben: die Perspektive der Luftfahrt einbringen. Welche Anforderungen stellen nachhaltige Flugkraftstoffe, und wie finden Ergebnisse ihren Weg in die Praxis?
Ralf Kaußler
Unser Ziel ist keine Laborstudie, sondern eine Anlage, die an einem echten Hof laufen soll, mit echtem Biogas und allen Schwankungen, die dazugehören.
Biogasanlage in Hof-Pirk · Foto: PantheraLeo1359531, CC BY 4.0
Wir wollen zeigen, dass sich Biogas direkt am Entstehungsort zuverlässig in flüssige Kohlenwasserstoffe umwandeln lässt, automatisiert und mit Technik, die sich auf andere Standorte übertragen lässt.
Im geplanten Prozess wird das Biogas verdichtet und im Dampfreformer zu Synthesegas aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und CO₂ umgesetzt. Die innovative Fischer-Tropsch-Synthese baut daraus flüssige Kohlenwasserstoffe und Wachse auf. Das Restgas beheizt den Reformer, ein Überschuss geht ins Blockheizkraftwerk.
Modellbasierte Konzeptrechnung zur Orientierung, Energien bezogen auf den Heizwert. Die geplante Demonstrationsanlage soll etwa ein Fünftel dieses Durchsatzes verarbeiten.
So könnte das Ergebnis aussehen. Aufbereiteter Fischer-Tropsch-Diesel (links) ist praktisch schwefelfrei und fast farblos, konventioneller Diesel (rechts) gelblich. Foto: NREL, gemeinfrei
Stellen Sie den Biogasstrom ein und sehen Sie, wie viel flüssiges Produkt eine BioFiTrop-Anlage daraus erzeugen könnte.
Vereinfachte Hochrechnung auf Basis der modellbasierten Konzeptrechnung. Größeneffekte, Teillast und Anfahrverluste sind nicht berücksichtigt; die Werte sind eine Orientierung, keine Auslegung.
Heute steht das Verfahrenskonzept am Anfang: Es stützt sich auf Modellrechnungen und Vorarbeiten im Labor (TRL 3). Am Ende soll eine Anlage stehen, die unter realen Bedingungen stabil und weitgehend automatisiert läuft und deren Konzept sich auf andere Biogasstandorte übertragen lässt.
Reaktor und Gesamtprozess sollen am Rechner ausgelegt und an einer Laboranlage sowie einer neu aufzubauenden Versuchsanlage der Universität Bayreuth überprüft werden.
Die Anlage soll in Bayreuth aufgebaut und zunächst mit Stickstoff getestet werden: Dichtheit, Temperaturführung, Automatisierung und Sicherheitsfunktionen.
Erst nach bestandenem Test soll die FTS-Anlage an die Biogasanlage ziehen und dort gekoppelt mit dem Reformer unter realen Bedingungen laufen.
Biogasanlagen liefern rund um die Uhr ein Gas aus Methan und CO₂. Das ist genau die Kohlenstoffquelle, die für nachhaltige flüssige Kraftstoffe gebraucht wird. Heute wird sie überwiegend verstromt.
Deutschland importiert den weitaus größten Teil seines Rohöls. Flüssige Kraftstoffe aus heimischem, biogenem Kohlenstoff machen unabhängiger von internationalen Lieferketten und Preisschocks.
Dezentrale Anlagen erhöhen zusätzlich die Resilienz: Viele kleine Produktionsorte sind weniger störanfällig als wenige große, und die Wertschöpfung bleibt in der Region.
Für viele Biogasanlagen läuft die feste Einspeisevergütung nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz nach 20 Jahren aus. Betreiber suchen deshalb nach neuen Wegen, ihr Gas zu verwerten.
Flugzeuge brauchen auf absehbare Zeit flüssige Kraftstoffe mit hoher Energiedichte. Die EU schreibt deshalb steigende Mindestanteile nachhaltiger Flugkraftstoffe (SAF) vor.
Mindestanteile SAF an EU-Flughäfen nach ReFuelEU Aviation, Verordnung (EU) 2023/2405
Der Kohlenstoff im Biogas stammt aus Pflanzen und Reststoffen, die ihn zuvor aus der Atmosphäre aufgenommen haben. Das Vorhaben untersucht, wie sich dieser biogene Kohlenstoff für die Herstellung von Kraftstoffvorprodukten nutzen lässt.
Mit zusätzlichem grünem Wasserstoff ließe sich künftig noch mehr des biogenen Kohlenstoffs in Kraftstoff überführen. Das Konzept ist dafür offen.
Die Fischer-Tropsch-Synthese macht aus Synthesegas Kohlenwasserstoffe. BioFiTrop entwickelt diesen bewährten chemischen Weg für den dezentralen Einsatz an Biogasanlagen weiter.
Zunächst wird Biogas zu Synthesegas aufbereitet. Dessen Hauptbestandteile Wasserstoff und Kohlenmonoxid reagieren in der Fischer-Tropsch-Synthese zu Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Kettenlänge. Dabei entstehen auch Wasser und Wärme.
Die Produkte können als Vorprodukte für Kraftstoffe dienen. Für die spätere Nutzung, etwa als Kerosin, sind weitere Aufbereitungsschritte und die Einhaltung der jeweiligen Qualitätsanforderungen erforderlich.
Die Fischer-Tropsch-Synthese setzt viel Wärme frei. Eine zuverlässige Wärmeabfuhr ist deshalb entscheidend für einen stabilen Betrieb und die gewünschte Produktqualität.
Bei dezentralen Anlagen kommen wechselnde Rohstoffbedingungen, ein kleinerer Maßstab und die Einbindung in den bestehenden Betrieb hinzu. BioFiTrop setzt dafür auf ein innovatives Syntheseverfahren und eine abgestimmte Prozessintegration.
Reaktionswärme sicher abführen und die energetische Einbindung des Gesamtsystems untersuchen.
Die Eignung der erzeugten Kohlenwasserstoffe für die weitere Aufbereitung bewerten.
Einen zuverlässigen Betrieb unter den Bedingungen einer Biogasanlage ermöglichen.
Eine kompakte Anlagenlösung entwickeln, die sich auf unterschiedliche Standorte übertragen lässt.
So teuer wie nötig. So günstig wie möglich.
Modellierung und experimentelle Untersuchungen ergänzen sich: Am Rechner lässt sich untersuchen, wie Reaktion, Wärmeabfuhr und Strömung zusammenwirken. Versuche sollen die Modelle überprüfen und die Weiterentwicklung unterstützen.
Mehr Aufwand führt nicht automatisch zu einer besseren Anlage. Ziel ist ein ausgewogenes Verhältnis von Leistungsfähigkeit, Energieeffizienz, Investitionskosten und Betriebssicherheit.
Die geplante Demonstration in Hof-Pirk soll zeigen, wie sich das Verfahren in einen realen Biogasstandort integrieren lässt. Die gewonnenen Betriebsdaten sollen die Grundlage für die weitere Bewertung und Übertragung auf andere Standorte bilden.
Jeden Tag sammelt ein Milchwagen die Milch von vielen Höfen ein und bringt sie zur Molkerei. Warum nicht dasselbe mit Kraftstoffvorprodukten, von der Biogasanlage zur Raffinerie?
Eine einzelne Biogasanlage erzeugt nur wenige Tonnen pro Woche. Viele Anlagen zusammen ergeben einen stetigen Strom. Die Veredelung zu Benzin, Diesel oder Kerosin übernehmen Raffinerien, die es in Deutschland bereits gibt. Dezentral wird also nur das erzeugt, was sich dezentral gut erzeugen lässt; das Aufwendige bleibt zentral.
Eine BioFiTrop-Anlage an der Biogasanlage würde das Gas in flüssige Kohlenwasserstoffe und Wachse umwandeln. Die Produkte würden in einem Tank vor Ort gesammelt.
Ein Sammelfahrzeug würde die Anlagen einer Region abfahren. Anders als Milch verderben die Produkte nicht, deshalb könnte eine Abholung pro Woche oder seltener genügen.
In der Raffinerie könnten die Vorprodukte weiterverarbeitet werden, zum Beispiel indem die Wachse durch Hydrocracking in kürzere Ketten gespalten werden, zu Benzin, Diesel oder Kerosin.
Auch die längste Reise beginnt mit dem ersten Schritt.nach Laozi, Daodejing, Kapitel 64
An einer Biogasanlage in Hof-Pirk möchten wir zeigen, dass die innovative Synthese unter realen Bedingungen stabil und automatisiert arbeiten kann, und die Betriebsdaten sammeln, auf denen alles Weitere aufbauen soll.
Mehrere Biogasanlagen einer Region könnten BioFiTrop-Module erhalten. Ein Sammelfahrzeug würde die Produkte abholen, eine Raffinerie sie mitverarbeiten. Hier müssten sich Logistik, Produktqualität und Wirtschaftlichkeit bewähren.
Viele Regionen, viele Touren: Biogas könnte überall dort, wo es entsteht, zu einem Baustein nachhaltiger Kraftstoffe werden. Dezentral erzeugt, zentral veredelt.
Annahmen: 8.000 Betriebsstunden pro Jahr, lineare Skalierung der Konzeptrechnung (0,207 kg flüssige Produkte je m³ Biogas), 25 t Nutzlast je Tankwagen. Orientierungswerte, keine Logistikplanung.
BioFiTrop soll mit dem geplanten Demonstrationsbetrieb erste belastbare Daten liefern, um diese Fragen zu beantworten.
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