Hydriertes Pflanzenöl

Als Hydrierte Pflanzenöle (HVO, Hydrogenated oder Hydrotreated Vegetable Oils) werden Pflanzenöle bezeichnet, die durch eine katalytische Reaktion mit Wasserstoff (Hydrierung) in Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Durch diesen Prozess werden die Pflanzenöle in ihren Eigenschaften an fossile Kraftstoffe (insbesondere Dieselkraftstoff) angepasst, damit sie diese als Beimischung ergänzen oder auch vollständig ersetzen können.

Herstellung

Hydrierte Pflanzenöle können sowohl in bestehenden Raffinerien gemeinsam mit anderen Fetten und Mineralölkomponenten sowie in eigenen Pflanzenölanlagen hergestellt werden.

Hydrierung in Mineralölraffinerien

Bei der Hydrierung in Mineralölraffinerien werden dem bei der Aufarbeitung des mineralischen Rohöls entstehenden Vakuumgasöl Pflanzenöle wie bsp. Rapsöl in Anteilen bis zu 30 Prozent beigemischt.

Im anschließenden Hydrotreating werden dann diese Pflanzenöle gemeinsam mit der Mineralölfraktion chemisch modifiziert, indem die so genannten Heteroatome wie Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff unter Einbindung von Wasserstoff entfernt werden. Neben den aus den Pflanzenölen produzierten Kohlenwasserstoffen entstehen entsprechend als Nebenprodukte Schwefelwasserstoff (H₂S), Wasser (H₂O) und Ammoniak (NH₃). Die Kohlenwasserstoffe werden in einem anschließenden Schritt (Hydrocracking) erneut unter Wasserstoffeinbindung in kleinere Ketten gespalten (Cracken), wobei Methan (CH₄), Propan (C₃H₈) und Wasser als Nebenprodukte entstehen.

In einem moderneren Verfahren wird auf das Hydrocracking verzichtet und die Triglyceride werden nach der Zugabe des Pflanzenöls in einem als Mitteldestillatentschwefelung bezeichneten Verfahren gespalten. Auf diese Weise ist es möglich, Kraftstoffe mit einem Rapsölanteil von 10 bis 30 Prozent herzustellen, wobei das Pflanzenöl in Form von Paraffinen (Mischungen aus gesättigten Kohlenwasserstoffketten) vorhanden sind. Die Biologische Abbaubarkeit der Pflanzenöle geht in dem Prozess verloren, zudem steigt der Bedarf an Wasserstoff für die Hydrierungsprozesse im Vergleich einer reinen Mineralölraffination.

Pflanzenölanlagen

Hydriertes Pflanzenöl kann neben der Verarbeitung in der Mineralölraffinerie auch in speziell für Pflanzenöle konstruierten Anlagen erfolgen. Die am weitesten fortgeschrittene Technologie ist das Verfahren zur Herstellung des auf Palmöl basierenden Kraftstoffs NEXBtL des finnischen Unternehmen Neste Oil.

Für das Verfahren werden die Pflanzenöle und andere Fette vorbehandelt, indem Feststoffe und Wasser aus dem Ölen abgeschieden werden. Dieser Prozess erfolgt analog zur Raffination von Pflanzenöl oder zur Biodieselproduktion. Daran anschließend erfolgt ein Hydrotreating-Verfahren in speziellen Festbettreaktoren mit Kobalt- oder Nickelmolybdän-Katalysatoren bei Temperaturen von 350 bis 450 °C und einem Wasserstoffpartialdruck von 48 bis 152 bar, bei dem der Kraftstoff entsteht.

Für die Umwandlung werden etwa 1,23 Tonnen Pflanzenöl für eine Tonne Kraftstoff eingesetzt, als Nebenprodukt entsteht vor allem Brenngas.

Eigenschaften

Die bei der Mineralöldestillation aus den Pflanzenölen hergestellten Paraffine bestehen aus Mischungen von unterschiedlich langen gesättigten Kohlenwasserstoffketten. Die Dichte dieser hydrierten Pflanzenöle liegt bei etwa 780 kg/m³ und ist damit gegenüber mineralischen Dieselkraftstoff deutlich niedriger, die Cetanzahl liegt mit Werten bis zu 99 deutlich höher als die von Dieselkraftstoff, Biodiesel und reinem Pflanzenöl-Kraftstoff. Der in diesem Prozess hergestellte Kraftstoff, der teilweise auf Mineralöl und teilweise auf Pflanzenölen basiert, erfüllt bei entsprechender Prozessführung die Anforderungen der Normung für Dieselkraftstoff und kann entsprechend genutzt werden.

Der NEXBtL-Kraftstoff besitzt aufgrund der fehlenden Mineralölkomponenten eine niedrigere Gesamtdichte von 775 bis 785 kg/m³ als diese für Dieselkraftstoff vorgeschrieben ist. Er ist frei von Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Aromaten.

Wirkung der Beimischung

Die Produktion von hydrierten Pflanzenölen (und tierischen Fetten) soll aktuell vor allem für die Beimischung zu bestehenden Kraftstoffen für Automobilantriebe erfolgen, wobei insbesondere eine Beimischung zu Dieselkraftstoffen im Fokus steht. Aufgrund der fehlenden Erfahrungen mit hydrierten Pflanzenölen gibt es bislang kaum Untersuchungen zu den veränderten Kraftstoffeigenschaften, nach Kaltschmitt et al. zeichnet sich jedoch für Dieselkraftstoffe eine Verringerung der Abgasemission durch die Beimischung ab.

Literatur

• Hydrierung. In: Martin Kaltschmitt, Hans Hartmann, Hermann Hofbauer (Hrsg.): Energie aus Biomasse. Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, Berlin und Heidelberg 2009; S. 746-748. ISBN 978-3-540-85094-6.

Weblinks

• Sami Oja (Neste Oil): NExBTL – Next Generation Renewable Diesel. Vortrag im Rahmen der Veranstaltung „Biokraftstoffe“ der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V vom 12. März 2008.