Neue Brennstoffe

Heizöl aus Altfett

Schon in den vergangenen Ausgaben berichtete raffiniert über mögliche Pfade zur Herstellung flüssiger Energieträger aus erneuerbaren Quellen, die in der Zukunft auch in Ölheizungen zum Einsatz kommen könnten. Neben Power-to-Liquid und Biomass-to-Liquid zählt die Hydrierung von Pflanzenölen und organischen Reststoffen zu den weiteren Möglichkeiten, alternative Kraft- und Brennstoffe zu gewinnen.

Bereits seit September 2011 erlaubt die Heizölnorm DIN 51603-1 die Zumischung von Komponenten aus Synthese oder Hydrierung zum Heizöl. Dabei handelt es sich um Paraffine aus der Fischer-Tropsch-Synthese, zum Beispiel aus Biomasse (BtL), aber auch Erdgas (GtL), und Produkte aus der Hydrierung etwa von Pflanzenöl (HVO). Die Abkürzung „HVO“ steht für „Hydrotreated Vegetable Oil“ oder „Hydrogenated Vegetable Oil“. Die Begriffe stammen aus dem vergangenen Jahrzehnt, als nur Pflanzenöle als Rohstoffe verwendet wurden. Heute wird HVO zunehmend aus Abfallfett und Reststoffen der Lebensmittelindustrie, Fischerei und von Schlachtereien sowie aus Pflanzenölen, die nicht für Lebensmittel bestimmt sind, hergestellt und als „erneuerbarer“ Dieselkraftstoff vertrieben. Die aus chemischer Sicht richtige Bezeichnung der Produktqualität ist: paraffinischer Dieselkraftstoff. Auch als Brennstoff für das System Ölheizung könnten HVO vorteilhaft eingesetzt werden. Das zeigen von IWO initiierte Untersuchungen. Dabei wurden die Zumischungen von HVO zum Heizöl hinsichtlich ihrer Betriebstauglichkeit und ihrer Qualitätsmerkmale untersucht. 

HVO ist eine aromatenfreie Mischung aus geradekettigen und verzweigten Paraffinen, die einfachste Art von Kohlenwasserstoffmolekülen im Hinblick auf eine saubere und vollständige Verbrennung. Das Hydrotreating (Wasserstoffbehandlung) von Pflanzenölen und geeigneten Abfall- sowie Altfetten zur Erzeugung von HVO ist mittlerweile ein ausgereiftes, kommerziell genutztes Herstellungsverfahren.

Ein Produzent für solche hydrierten Produkte ist das aus Finnland stammende Unternehmen Neste. Das Unternehmen betreibt spezialisierte HVO-Raffinerien – zwei in Porvoo unweit von Helsinki und jeweils eine Anlage im Rotterdamer Hafen sowie in Singapur. „Die Gesamtkapazität aller Anlagen beträgt etwa 2,6 Millionen Tonnen pro Jahr“, sagt Sebastian Dörr von Neste.

Eingesetzt werden hauptsächlich Rest- und Abfallstoffe, wie Altspeise- und tierische Fette, sowie Pflanzenöle. „Inzwischen sind die Anlagen technisch in der Lage, bis zu 100 Prozent Abfall- und Reststoffe zu verwerten“, so Dörr. Neste akzeptiert zudem nur nachweislich nachhaltig produzierte Pflanzenöle als Rohstoff. Dabei geht das Unternehmen weit über die internationalen Standardanforderungen der Nachhaltigkeitszertifizierung hinaus. So werden beispielsweise Initiativen gezielt unterstützt, bei denen Kleinbauern ihre wirtschaftliche Existenz durch nachhaltige Produktion von Palmöl sichern können. Dank hoher Investitionen in Forschung und Entwicklung kämen perspektivisch aber auch Algenöle, Öle aus neuartigen mikrobiellen Prozessen oder Rückstandsöle aus der Holzverarbeitung als Rohstoff infrage, so Dörr. 

Saubere Hydrierung

Beim HVO-Produktionsprozess werden zunächst feste Stoffe und Wasser aus den Rohstoffen, Ölen und Fetten entfernt. Anschließend werden diese Öle und Fette im sogenannten Hydrotreating-Verfahren durch Wasserstoff mittels Kobalt- und Nickel-Katalysatoren, Drücken bis über 150 bar und Temperaturen zwischen 350 und 450 °C hydriert. So entstehen Paraffine, aber auch leicht flüchtige Brenngase, die wiederum in den Herstellungsprozessen genutzt werden. Für eine Tonne HVO benötigt man etwa 1,23 Tonnen Pflanzenöl. 

Die Umweltbilanz überzeugt: Werde HVO aus Abfällen und Rückständen produziert, so Neste, verbessere sich die CO2-Bilanz um 85 bis 90 Prozent gegenüber konventionellem Heizöl oder Diesel. Selbst beim Einsatz von als nachhaltig zertifizierten Pflanzenölen beträgt die Minderung 50 Prozent und mehr. In der Summe konnten durch die Nutzung von Nestes HVO im Jahr 2017 insgesamt 8,3 Millionen Tonnen Treibhausgase eingespart werden. 

Den derzeit von Neste produzierten paraffinischen Dieselkraftstoff bezeichnet das Unternehmen als „Neste MY Renewable Diesel“. In zahlreichen Fuhrparks von Flughäfen oder Logistikunternehmen oder als Beimischung zum fossilen Dieselkraftstoff wird das Produkt bereits in Deutschland eingesetzt. Der freie Vertrieb als Reinkraftstoff an der Zapfsäule könnte zudem bald durch ein noch laufendes Gesetzgebungsverfahren zugelassen werden. Damit würde Deutschland weitere Emissionssenkungen im Straßenverkehr ermöglichen und zu Ländern wie Finnland oder den USA aufschließen. Neben dem Straßen- und Güterverkehr bietet zudem insbesondere die Luftfahrt einen Zukunftsmarkt für Nestes HVO-Produkte. 

Auch als Brennstoff für Ölheizungen ist das Produkt bereits im Piloteinsatz: In zwei Referenzgebäuden der IWO-Aktion Energie-Gewinner, die energetisch saniert und unter anderem mit moderner Öl-Brennwerttechnik ausgestattet worden sind, wird das HVO-Produkt als Beimischung zum Heizöl verwendet. „Wir können damit belegen, dass sanierte ölbeheizte Gebäude in Kombination mit alternativen Energien und einem ‚grünen‘ Heizöl das Klimaschutzziel für 2050 schon heute erreichen können‘‘, sagt Lambert Lucks, IWO-Sachverständiger.

Positiv getestet

Das Oel-Waerme-Institut (OWI) in Herzogenrath, ein An-Institut der renommierten Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH) hatte zuvor die Verbrennungs- und Kälteeigenschaften, Mischungsgrenzen und die Lagerstabilität für HVO-Heizöl-Gemische untersucht. Da die Produkte aus der Hydrierung weder Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff noch Aromaten enthalten, brennt HVO sogar in einem Gelbbrenner mit einer so transparenten Flamme, dass ältere Flammen überwachungssysteme diese Flamme nicht mehr erkennen. Auch bei der Langzeitlagerung zeigen diese Produkte eine gleichbleibend hohe Qualität und Stabilität. Zudem zeigten die Wissenschaftler, dass das Kälteverhalten von HVO durch einen weiteren Prozessschritt, die Isomerisierung, nach dem Hydrieren bis auf einen CFPP (Cold Filter Plugging Point) von minus 35 °C verbessert werden kann. Der CFPP beschreibt die Öltemperatur, bei der ein definierter Prüffilter sich „zusetzt“. Ein 500-Stunden-Test ergab eine hinreichende Eignung für die Verwendung im Wärmemarkt. 

Fazit: HVO oder paraffinischer Brennstoff ist ein flüssiger Energieträger, der aufgrund seiner Produkteigenschaften im Wärmemarkt unter Beibehaltung der bestehenden Infrastruktur aus Lagern, Logistik und Tank beim Endverbraucher genutzt werden könnte. HVO ist damit prinzipiell eine weitere Option für zunehmend klimaneutrales Heizen in Gebäuden.