At the begin of the 20th century C. Weizmann studied methods for substitution of petroleum, the most important fuel at this time beside coal. His famous work led to the patent about the ABE process [1], producing acetone by clostridium acetobutylicum and beside acetone, butanol (C4 alcohol) and ethanol (C2 alcohol) are created. (Historical: acetone could be used in military applications). The ideas [1] were very fruitful, but the world wars and the huge amount crude oil in Texas started a new period of economic development and growth of the world trade and business. At the end of the 20th century we recognized the limitation of the raw materials. Additional the Diesel technology reached a satisfied region in development the pollution of the exhaust gas. 2005 VOLVO started a project replacing fossil Diesel by Dimethyl ether [2]. This was so successful and it was the prolongation of a development done in 2008 by VOLVO [2]. At this time no heavy truck company was interested. At the end of the project VOLVO entered with the DME trucks successful the US market. The next company testing DME was MACK TRUCK followed two years later FORD. This was the birth of a new market. DME has the advantage to be monomolecular fuel, which can be easy supplied to existing and new Diesel engines. Using the known common rail for DME injected into the combustion chamber of engines it changes the phase from liquid to gas. This important property leads to a dramatic reduction of exhaust gas pollution in carbon monoxide, nitrogen oxide and soot, fine particles.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Landwirtschaft und Dimethylether
- Dibutylether
- Abgas aus der Industrie
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit untersucht die Produktion von Dimethylether (DME) und Dibutylether (DBE) aus Biogas, Biomasse und industriellen Abgasen. Die Zielsetzung ist die Darstellung der Möglichkeiten zur Substitution fossiler Brennstoffe durch biogene Alternativen und die effiziente Nutzung von Abfallprodukten.
- Herstellung von DME aus Biogas und Biomasse
- Umwandlung von DME zu Ethanol und 1-Butanol
- Synthese von DBE aus 1-Butanol
- Integration industrieller Abgase in den Produktionsprozess
- Reduktion der Abhängigkeit von neuen Biomasse-Ressourcen
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Die Einleitung beleuchtet den historischen Kontext der Suche nach petrochemischen Alternativen, beginnend mit den Arbeiten von C. Weizmann zum ABE-Prozess. Sie führt den Leser in die aktuelle Bedeutung von Dimethylether (DME) als nachhaltige Dieselalternative ein und skizziert die erfolgreiche Markteinführung von DME-betriebenen LKWs. Der Fokus liegt auf den umweltschonenden Eigenschaften von DME im Vergleich zu fossilen Brennstoffen, insbesondere der drastischen Reduktion von Schadstoffemissionen.
Landwirtschaft und Dimethylether: Dieses Kapitel beschreibt die Nutzung biogener Abfallstoffe in der Landwirtschaft zur DME-Produktion. Es erläutert die Kombination von Fermentationsprozessen zur Biogasgewinnung und thermochemischen Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus festen Biomasse-Reststoffen. Das Kapitel betont die hohe Effizienz der DME-Synthese aus diesen Gasen, die im Bereich von 35% bis 75% liegt und durch Recycling des Abgases weiter optimiert werden kann. Die einfache Realisierbarkeit und Skalierbarkeit des Prozesses für verschiedene landwirtschaftliche Anwendungen, inklusive der Einbeziehung von festen und flüssigen Abfallstoffen, wird hervorgehoben.
Dibutylether: Dieses Kapitel beschreibt die Weiterverarbeitung von DME zu Dibutylether (DBE). Es erläutert die einfache und kostengünstige Umwandlung von DME über Ethanol und 1-Butanol zu DBE. Der Prozess baut auf den Ideen von C. Weizmann auf und nutzt die bereits beschriebenen Verfahren zur DME-Produktion als Ausgangsbasis. Die detaillierten thermodynamischen Eigenschaften von DBE werden präsentiert und mit denen von DME und fossilem Diesel verglichen, wobei die Vorteile von DBE als Kraftstoff hervorgehoben werden.
Abgas aus der Industrie: In diesem Kapitel wird die Integration industrieller Abgase in den Produktionsprozess von DME und DBE erörtert. Die Kombination von Biogas, Synthesegas aus Biomasse und industriellen Abgasen ermöglicht eine kostengünstige Wasserstoffproduktion mittels chemischen Loopings. Dieser Wasserstoff wird zur Veredelung des Synthesegases für die Methanol- und DME-Synthese eingesetzt. Der Prozess fungiert als CO2-Senke, da mehr CO2 verarbeitet als bei der Wasserstoffproduktion entsteht. Die flexible Anpassung der Synthesegaszusammensetzung an die jeweiligen Anforderungen wird als entscheidender Vorteil dargestellt.
Schlüsselwörter
Dimethylether (DME), Dibutylether (DBE), Biogas, Biomasse, industrielle Abgase, Synthesegas, Methanol, 1-Butanol, nachhaltige Kraftstoffe, Abfallverwertung, chemisches Looping, CO2-Senke, Weizmann-Prozess.
Häufig gestellte Fragen zu: Nachhaltige Kraftstoffproduktion aus Biomasse und Industrieabgasen
Was ist das Hauptthema dieser Arbeit?
Die Arbeit untersucht die Herstellung von Dimethylether (DME) und Dibutylether (DBE) aus nachhaltigen Quellen wie Biogas, Biomasse und industriellen Abgasen als Alternative zu fossilen Brennstoffen. Ein Schwerpunkt liegt auf der effizienten Nutzung von Abfallprodukten und der Reduktion der Abhängigkeit von neuen Biomasse-Ressourcen.
Welche Stoffe werden hergestellt und wie?
Die Arbeit beschreibt die Produktion von DME aus Biogas und Biomasse, die Umwandlung von DME zu Ethanol und 1-Butanol und die anschließende Synthese von DBE aus 1-Butanol. Industrielle Abgase werden in den Produktionsprozess integriert, um die Ressourceneffizienz zu steigern.
Welche Vorteile bieten DME und DBE im Vergleich zu fossilen Brennstoffen?
DME und DBE werden als umweltfreundliche Kraftstoffalternativen zu fossilem Diesel positioniert. Die Arbeit hebt die drastische Reduktion von Schadstoffemissionen hervor und betont die Vorteile von DBE als Kraftstoff im Vergleich zu DME und fossilem Diesel.
Wie werden Biomasse und Abgase in den Prozess integriert?
Biogene Abfallstoffe aus der Landwirtschaft werden zur Biogasgewinnung und zur Erzeugung von Synthesegas aus festen Biomasse-Reststoffen verwendet. Industrielle Abgase werden in Kombination mit Biogas und Synthesegas aus Biomasse zur kostengünstigen Wasserstoffproduktion mittels chemischen Loopings eingesetzt. Dieser Wasserstoff dient der Veredelung des Synthesegases für die Methanol- und DME-Synthese. Der Prozess fungiert als CO2-Senke.
Welche Rolle spielt der Weizmann-Prozess?
Die Arbeit erwähnt den historischen Kontext der Suche nach petrochemischen Alternativen und bezieht sich auf die Arbeiten von C. Weizmann zum ABE-Prozess. Die beschriebenen Verfahren zur DME-Produktion bilden die Ausgangsbasis für die einfache und kostengünstige Umwandlung von DME zu DBE.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit beinhaltet eine Einleitung, Kapitel zu Landwirtschaft und Dimethylether, Dibutylether und der Integration industrieller Abgase in den Produktionsprozess. Jedes Kapitel bietet eine detaillierte Beschreibung des jeweiligen Verfahrens und der beteiligten Prozesse.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Schlüsselwörter sind: Dimethylether (DME), Dibutylether (DBE), Biogas, Biomasse, industrielle Abgase, Synthesegas, Methanol, 1-Butanol, nachhaltige Kraftstoffe, Abfallverwertung, chemisches Looping, CO2-Senke, Weizmann-Prozess.
Welche Zielsetzung verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, die Möglichkeiten zur Substitution fossiler Brennstoffe durch biogene Alternativen aufzuzeigen und die effiziente Nutzung von Abfallprodukten zur Kraftstoffproduktion zu demonstrieren.
- Citar trabajo
- Dr. techn. Johann Gruber-Schmidt (Autor), 2018, Dimethyl ether and Dibutyl ether produced from Biogas and Biomass and Industrial waste gas, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/434510
