Prof. Dr. Anika Sievers &
Prof. Dr.-Ing. Thomas Willner

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Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Department Verfahrenstechnik

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Die Suche nach Alternativen für traditionelle fossile Energiequellen im Rahmen der Energiewende beschäftigt zahlreiche Branchen gleichermaßen. Die Automobilindustrie zum Beispiel begegnet dieser Herausforderung mit der Entwicklung alternativer Antriebstechniken, die jedoch weitreichende Strukturänderungen und erneuerbaren Strom voraussetzen, bevor sie ihr Potenzial entfalten können. Das ist mit sehr hohen Kosten und großem Zeitaufwand verbunden. Der Klimaschutz kann darauf nicht warten, sondern erfordert dringend sofort wirksame Maßnahmen in der großen Bestandsflotte von weltweit mehr als einer Milliarde Fahrzeugen. Eine kostengünstige, nachhaltige und zeitnah umsetzbare Klimaschutzmaßnahme im Rahmen der Verkehrswende kann die Einführung umweltschonender alternativer Kraftstoffe mit neutraler Klimabilanz sein, an deren Entwicklung die Professorin Sievers und Professor Willner vom Department Verfahrenstechnik an der HAW Hamburg arbeiten. Dabei beschränkt sich der Einsatzbereich der Alternativprodukte nicht nur auf den Kraftstoffsektor, sondern schließt Brennstoffe und Chemikalien mit ein.

In ihrem Labor für Kraftstoffanalytik und Hochdruck erforschen sie die Umwandlung von nachwachsenden Rohstoffen und Abfällen zu hochwertigen Energieträgern. Insbesondere die Zuverlässigkeit der Prozessführung, die Rohstoff-Flexibilität der Prozesse, die Produktqualität sowie eine wirtschaftliche Umsetzbarkeit behält das Forscher-Duo dabei stets im Blick. Nach diesen Kriterien konnte ein robustes, energiesparendes und preisgünstiges Umwandlungsverfahren entwickelt und erfolgreich im Technikumsmaßstab umgesetzt werden. Das bietet nicht nur Unternehmen aus dem Bereich der Lebensmittelverarbeitung, Abfallentsorgung und Landwirtschaft neue Möglichkeiten des Abfallmanagements, sondern auch Raffinerien ergänzende Produktionsmöglichkeiten für die Erhöhung klimaneutraler Anteile in Kraft- und Brennstoffen oder Petrochemikalien.

READi™-Verfahren: Start einer neuen Generation alternativer Energieträger

Das zusammen mit der Partnerfirma Nexxoil entwickelte innovative Kern-Verfahren namens READi™ (Reactive Distillation) ist ein solvolytisches Krackverfahren, mit dem unterschiedlichste kohlenstoffhaltige Abfälle wie Altfette und Altölrecycling-Rückstände oder auch Plastikabfall in hochwertige, niedrigviskose Öle umgesetzt werden können. Diese Öle lassen sich mit vergleichsweise geringem Aufwand durch klassische Raffination zu verschiedenen Produkten für den Petrochemie-, Brennstoff- und Kraftstoffmarkt aufbereiten. Das Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, dass sehr unterschiedliche und minderwertige Rohstoffe verwendet werden können, dass die alternativen Endprodukte nach der Raffination die gleiche Qualität wie herkömmliche fossile Produkte haben – bei vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten. Im Rahmen des Projekts X-Energy wird im Teilprojekt READi-PtL für das READi™-Verfahren eine Pilotanlage installiert. Daran werden Abfallstoffe der Partnerfirma KBS untersucht.

Sektorenkopplung: Power to Liquid

Die Herstellung alternativer Energieträger kann gleichzeitig auch als innovativer Ansatz für die Speicherung erneuerbarer Energie im Rahmen der Energiewende verstanden werden, wenn der für die Raffination benötigte Wasserstoff nachhaltig mit Ökostrom erzeugt wurde. Eine solche Kopplung des Sektors Energieerzeugung mit den Sektoren Mobilität, Wärme oder Chemie erforschen Professorin Sievers und Professor Willner ebenfalls im Rahmen des Projekts X-Energy. Da erneuerbarer Wind- und Solarstrom stetigen Schwankungen unterworfen ist, gilt es, Anlagen und Prozesse gleichermaßen fluktuierenden Verhältnissen anzupassen.

Ein interdisziplinäres Team: Neue Verfahrenstechnik für eine lebenswerte Umwelt

Das Forscherduo Professorin Sievers und Professor Willner verfügt über ein interdisziplinäres Team, das unterschiedliche Hintergründe der Verfahrenstechnik wie Chemie, Ingenieurwissenschaft und Technik gewinnbringend vereint. Mit ihrer Forschung tragen sie entscheidend dazu bei, neue Abfallmanagementsysteme zu schaffen, Recyclingkreisläufe zu schließen, Raffinerien ohne Abfälle zu ermöglichen sowie neue Impulse für wirksamen Klimaschutz in den Bereichen Verkehr, Wärme und Chemie zu geben.

Aktuelle
Forschungsprojekte /
Aktivitäten

Aufbereitung von Bioölen und anderen Rohölen zur Kraftstoffqualität

Professor Willner und Professorin Sievers entwickeln mit ihrem Team Verfahren, um Bioöle wie Altfette, aber auch andere Rohöle für die Nutzung als klimaneutralen alternativen Kraftstoff zu veredeln und upzugraden. Dies ist notwendig, damit eine Motorenverträglichkeit gewährleistet sowie vorgegebene Standards für Kraftstoffe eingehalten werden können. Die Kunst bei der Veredelung besteht darin, die ungewünschten Substanzen gezielt herauszufiltern. Die Verfahren des Forscherduos erlauben es sogar, Rückstände der Schmierölaufarbeitung nutzbar zu machen, also die zehn Prozent des Motorenöls, die bisher nicht aufbereitet werden konnten. Daneben können auch Altspeisefette und Altschiffsöle verwendet werden. Durch die Verfahren von Professorin Sievers und Professor Willner entstehen damit aus ehemaligen Abfallstoffen wertvolle Kraftstoffe.

READi-PtL – Kohlenwasserstoffe speichern regenerativ erzeugten Strom

Einen wichtigen Part für das Gelingen der Energiewende spielen Verfahren, um überschüssigen Strom aus regenerativen Energien zwischenspeichern zu können. Im READi-PtL Projekt entwickeln Professorin Sievers und Professor Willner gemeinsam ein Vorgehen, um Elektrolyse-Wasserstoff für die Hydrierung der Zwischenprodukte aus dem READiTM-Verfahren auf Altfettbasis zu nutzen und die Sektoren der Energieerzeugung und Mobilität gewinnbringend miteinander zu verknüpfen. Strom aus erneuerbaren Energien kann dadurch dazu beitragen, Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren durch Produktion von Biokraftstoffen, die frei von Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff sind, klimaneutral weiter zu betreiben. Gemeinsam mit Kooperationspartnern geht es in diesem Projekt auch darum, eine Pilotanlage zu realisieren und die Biokraftstoffe in Richtung Marktreife weiterzuentwickeln.

Umwandlung von Plastikabfällen in Öl (PLASTOL)

In dem Forschungsprojekt PLASTOL adaptiert die Arbeitsgruppe das READi™-Verfahren mit dem Ziel, verschiedene Kunststoffarten in klimaneutrale alternative Kraftstoffe umzuwandeln. Dabei wird der Fokus insbesondere auf die für ein Recycling bisher ungeeigneten Plastikabfälle gelegt, damit sie wieder in den Stoffkreislauf zurückfließen können. Die Arbeitsgruppe um Professorin Sievers und Professor Willner erforscht dabei nicht nur die Anwendbarkeit des READi™-Verfahrens, sondern nutzt auch erfolgreich repräsentative Produktproben für die Aufnahme von Transfergesprächen, um die Ergebnisse später auch wirtschaftlich verwerten zu können.

Zukunftsvision

Die Vision von Professorin Sievers und Professor Willner ist die industrielle Produktion und Verwendung ihrer klimaneutralen Alternativkraftstoffe als Ergänzung zu konventionellen Kraftstoffen – also zum Betanken von Verbrennungsmotoren. Zusätzlich soll es durch ihr stabiles und platzsparendes READi™-Verfahren möglich werden, lokal Alternativkraftstoff zu produzieren: So könnte ein Containerschiff Plastikabfälle aus dem Meer fischen und dabei direkt in seinen eigenen Treibstoff umwandeln.

Schwerpunkte

  • Thermische Verfahrenstechnik
  • Wärme- und Stoffübertragung
  • Thermodynamik
  • Strömungsmechanik
  • Erzeugung klimaneutraler alternativer Brenn- und Kraftstoffe und Petrochemikalien
  • Thermo-chemische Konversionsverfahren zur Erzeugung flüssiger Energieträger
  • Upgrading von Bioölen und anderen Rohölen
  • Hydrierverfahren
  • Bioraffinerie

Kooperationen

  • ProcessNet – eine Initiative von DECHEMA und VDI-GVC
  • Mineralölwirtschaftsverband Deutschland e.V. (MWV)
  • Verband der Automobilindustrie (VDA)
  • Deutsche Energie-Agentur (dena)
  • Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)

 

Unternehmen und Aufträge:

Interessiert an

  • Entsorgern und Verarbeitungsstellen von organischen Abfällen, Fetten und Ölen sowie Kunststoffen
  • Sensorentwicklung und Regelungstechnik
  • Agrarwirtschaft und lebensmittelverarbeitenden Industrien mit Interesse an nachhaltigen Entsorgungskonzepten
  • Konventioneller petrochemischer Kraftstoffproduktion, z. B. Raffinerien

Professorin Sievers und Professor Willner sind stets an neuen Kontakten und Partnerschaften interessiert, um gemeinsam ihre Verfahren weiterzuentwickeln. Das Duo arbeitet bereits erfolgreich mit Unternehmen der konventionellen petrochemischen Kraftstoff-Wertschöpfungskette oder mit Entsorgern von organischen Abfällen zusammen, um neue Abfallinfrastrukturen zu schaffen und neue Rohstoffquellen für ihr Verfahren zu betrachten.

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