Kohleverflüssigung

Kohleverflüssigung ist ein Verfahren, welches aus fester Kohle flüssigen Kraftstoff gewinnt. Man unterscheidet indirekte Verfahren, denen eine Kohlevergasung vorausgeht (z.B. Fischer-Tropsch-Synthese) und die direkte Hydrierung von Kohle (Bergius-Pier-Verfahren). Neuere experimentelle Verfahren benutzen Wasser als gleichzeitig hydrierendes und oxidierendes Medium.

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Ablauf

Bei der Kohlehydrierung nach dem Bergius-Pier-Verfahren werden aus Kohle (C) und Wasserstoff (H₂) in einer exothermen chemischen Reaktion Kohlenwasserstoffe erzeugt. Das Produktspektrum hängt von der Reaktionsbedingungen (Wasserstoffdruck, Temperatur, Verweilzeit) und der Reaktionsführung (Sumpfphasenhydrierung oder Gasphasenhydrierung) ab, es werden vorwiegend flüssige Fraktionen erhalten, die als Kraftstoffe verwendet werden. Beim Fischer-Tropsch-Verfahren wird die Kohle zunächst in der Kohlevergasung mit Wasserdampf und Luft oder Sauerstoff zu Synthesegas umgesetzt, welches anschließend katalytisch zu Kohlenwasserstoffen und Wasser umgesetzt wird.

Endprodukte sind:

• Benzin (Synthetisches Benzin)
• Diesel
• Heizöl
• Aromaten für die chemische Industrie

Die Verfahren der Kohleverflüssigung haben derzeit keine größere wirtschaftliche Bedeutung. Ob sich das jemals ändert (s.u.), hängt auch vom Angebot an Erdöl am Weltmarkt ab. Die Technologie steht zumindest bereit: in Bottrop existierte bis 1992 eine funktionierende Anlage kleineren Ausmaßes, in den USA werden Anlagen betrieben und Südafrika deckt sogar den Großteil seines Treibstoffbedarfs durch Kohleverflüssigung. Mit dem Kauf der im Versuchsmaßstab ausgelegten Köhleöl-Anlage von DTM durch die Shenhua-Gruppe ist China 2004 in diesen Bereich vorgedrungen. Diese Anlage wurde demontiert und nach Shanghai verschifft.

Das Fachblatt VDI-Nachrichten sieht die Kohleverflüssigung vor einer Renaissance. Die Schwelle zur Wirtschaftlichkeit wird in dessen Analyse ab einem Ölpreis von ca. 60 US-$ je Barrel überschritten.

Zur Geschichte

Heute ist das Verfahren fast vergessen. In der Zeit des Nationalsozialismus war die Hydriertechnik dagegen sehr bedeutsam und kriegsbedingt sehr wichtig, da die Erdölreserven in Rumänien nur bedingt zur Verfügung standen. Es wurden sehr große Kohleverflüssigungsanlagen (Hydrierwerke) zur Herstellung von synthetischem Treibstoff gebaut. Neben dem Bergius-Pier-Verfahren wurden auch Anlagen nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren gebaut. Die größten Bergius-Pier-Anlagen mit jeweils 600.000 t/a standen in Leuna-Merseburg sowie Pölitz-Stettin und die größte Fischer-Tropsch-Anlage in Ruhland-Schwarzheide (210.000 t/a) ^[1]. Später wurden derartige Anlagen auch unterirdisch errichtet (Geilenberg-Programm), dies wäre schon auf Grund der ab April 1940 stattfindenden englischen Bombenangriffe nötig gewesen.Tatsächlich wurden derartige unter Tage Anlagen (Projekt "Ofen" usw.) erst nach der systematischen Zerstörung der deutschen Hydrieranlagen beginnend im Mai 1944 geplant. Teilweise fand die Produktion mit Zwangsarbeitern ^[2] und in KZ-Außenlagern statt ^[3].

Bereits 1931 hatten Carl Bosch und Friedrich Bergius den Chemie-Nobelpreis für ihre Beiträge zu den technisch wichtigen Hochdrucksynthesen erhalten; Carl Bosch für die Synthese von Ammoniak, Friedrich Bergius für die Kohlehydrierung.

Die Entscheidung, das Verfahren für die kriegswichtige Kraftstoffsynthese einzusetzen, dürfte etwa 1935 gefallen sein. Das so gewonnene Benzin hat maximal 92 Oktan (ROZ), die Flugmotoren wurden speziell dafür konstruiert. Nach dem Krieg wurden die Kapazitäten aufgrund der damals konkurrenzlos niedrigen Erdölpreise nicht mehr benötigt.

Aus ähnlichen Gründen wurde das Verfahren in den 1970er Jahren in Südafrika weiterentwickelt. Da die wegen der Apartheidspolitik gegen das Land verhängten Embargos zu einer Ölknappheit führten, das Land aber andererseits große und leicht zugängliche Kohlevorräte besitzt bot sich hier das Kohleverflüssigungsverfahren, jetzt als CtL (Coal-to-Liquid) bezeichnet, an.

Nach einer Pilotanlage, die als Sasol 1 bezeichnet wurde, wurden in Anfang der 1980er in der Nähe der Kohlefelder von Mpumalanga die Anlagen Sasol 2 (1980) und Sasol 3 (1982) gebaut. Diese 3 Anlagen decken auch heute noch den Großteil des Bedarfs an petrochemischen Kraftstoffen Südafrikas.

Anwendungen in der Gegenwart

Später wurde das Verfahren, jetzt unter der Bezeichnung CtL (Coal to Liquid) von Kellog in USA und von Sasol in Südafrika weiterentwickelt. In Südafrika bot sich das CtL-Verfahren an, da das Land über große und leicht zugängliche Kohlevorräte verfügt, während durch die wegen der Apartheid-Politik verhängten Embargos Ölknappheit herrschte. In Südafrika wird auch heute noch der Großteil des Kraftstoffbedarfs durch die Fischer-Tropsch-Synthese gedeckt.

Aktuell gibt es Planungen zum Bau von zwei CtL-Anlagen in der Volksrepublik China, in den Provinzen Ningxia und Shaanxi. Die Anlagen sollen eine Kapazität von jeweils 80.000 Barrel/Tag haben (ca. 12.720 m³/Tag) und nach der Technologie der südafrikanischen Firma Sasol arbeiten.

Die amerikanische Luftwaffe (USAF) startete im September 2006 Testflüge mit B-52 Bombern (Boeing B-52), die teilweise durch CtL angetrieben werden. Hintergrund hierzu ist die Verringerung der Abhängigkeit der Landesverteidigung von Ölimporten. Langfristig könnte CtL oder auch BtL-Kraftstoff Kerosin im militärischen und zivilen Luftverkehr ersetzen. Ab 60 Dollar je Barrel soll die Rentabilitätsschwelle erreicht sein.

Quellen

1. ↑ https://kb.osu.edu/dspace/bitstream/1811/3612/1/V47N06_259.pdf
2. ↑ http://www.vfkk.de/pdf/Zwangsarbeit.pdf
3. ↑ Marlies Mrotzek, Das KZ-Aussenlager der Gelsenberg-Benzin AG, Taschenbuch)

Siehe auch

• GtL-Kraftstoff (Gas to Liquid)