Das katalytische Oxidationsverfahren „OxFA-Prozess“ ermöglicht die Umsetzung von Biomasse durch partielle Oxidation. Die jeweils verwendete Biomasse wird dabei mit einem wasserlöslichen Katalysator selektiv zu den C1-Bausteinen Ameisensäure und Kohlenstoffdioxid abgebaut. Das technische Verfahren kann in drei Teile untergliedert werden, die Vorbehandlung der Biomasse, dem Oxidationsprozess und der Isolation des Hauptproduktes: Bio-Ameisensäure.
Prozess
- breites Spektrum an organischen Roh- und Reststoffen
- feuchte und verholzte Biomasse
- über 30 Mio. Tonnen pro Jahr ungenutzte technische Biomasse in Deutschland
Feuchte und verholzte Biomassen
Technisches Biomassepotential in Deutschland
- optionale Vorbehandlung von fester Biomasse
- niedrige Substratanforderungen des OxFA-Prozesses erlauben bewährte Aufschlusstechnologien
- maßgeschneiderte Vorbehandlung mit Technologiepartnern
mechanisch
saure Hydrolysen
enzymatisch
- katalytische Oxidation mit Luftsauerstoff
- sehr milde Betriebsbedingungen (Druck und Temperatur)
- patentierter Katalysator aus eigener Produktion
T <
0
°C
niedrige Temperaturen
p <
0
bar
niedrige Drücke
patentierter Katalysator
- einfache thermische Abtrennung bei niedrigen Ameisensäure-Konzentrationen > 30 Gew.-%
- höhere Ameisensäure-Konzentration > 95 Gew.-% durch patentiertes Extraktionsverfahren
- kein NOx oder SO2 im Abgas
>
0
Gew.-% Ameisensäure
thermisch
>
0
Gew.-% Ameisensäure
extraktiv
Wettbewerbsvorteile
Katalytisch – Hohe Effizienz
Keine Fermentation, edelmetallfreier Katalysator, keine zusätzlichen Additive, milde Reaktionsbedingungen, geringerer Energieverbrauch
Selektiv – Weniger Reststoffe
FA und CO2 als Hauptprodukte, kein breites Produktgemisch, geringer Isolations- und Aufreinigungsaufwand
Praktisch – Niedrige Drücke und Temperaturen
Geringe Apparatekosten, niedrige Betriebskosten, einfachere Sicherheitstechnik
Biomasse Agnostisch – Feucht und Verholzt
Lösliche und unlösliche Biomassen, feuchte und verholzte Biomassen, großes Potential technisch nutzbarer Restbiomassen
Dezentral – Kurze Transportwege
Allgegenwärtige Biomasse und biogene Reststoffe, kleinere Anlagen für dezentrale Gewinnung, modulare und standardisierte Produktion
Biobasiert – Exklusive Folgeanwendungen
FA als biobasierte Plattformchemikalie, Folgeprodukte von CO und H2 über kommunale Enteisungsmittel bis hin zu Kraftstoffen und Additive
Von einfachen Zuckern bis hin zu komplexen Biomassen sind viele biogene Rohstoffe geeignet.
Eine Besonderheit des OxFA-Prozesses ist, dass die eingesetzten Biomassen sowohl wasserhaltig als auch verholzt sein können. Aufgrund der geringen Ansprüche des Verfahrens an biogene Einsatzstoffe ist ein breites Spektrum an Biomassen in dem Verfahren umsetzbar.
Ob Algen, Bagasse, Hölzer, Maissilage, Stroh oder Zuckerrüben: Es können viele nachwachsende Rohstoffe in biobasierte Ameisensäure umgewandelt werden. Auch Reststoffe der Nahrungs- und Futtermittelindustrie wie Melasse, Vinasse, Pressschnitzel, Treber oder Trester sind eine hervorragende Ausgangsstoff für biogene Ameisensäure. Sogar aus Abfällen wie Gärresten oder biologischen Faul- oder Klärschlämmen kann Ameisensäure nachhaltig gewonnen werden. Zucker- und stärkehaltige Biomassen haben dabei eine besonders hohe Ausbeute an Ameisensäure.
Je nach Substrat sind pro Kilo eingesetzte Trockenmasse bis zu ein Kilo produzierte Ameisensäure möglich.
IP und Patente
Die OxFA-Technologie ist auf unterschiedliche Arten geschützt. Zum einen gibt es mehrere Patente die von OxFA direkt angemeldet wurden. Zum anderen wurden Patente erworben und es gibt Verfahrensgeheimnisse, die nicht veröffentlicht wurden. Unser IP-Portfolie deckt dabei den Katalysator, Reaktionswege, die Betriebsweise und Design der Reaktoren, die Aufreinigung der Ameisensäure und einige Downstream Prozesse wie z .B. die Herstellung biobasierter Formiate ab.
Forschung und Entwicklung
Der OxFA Prozess basiert auf intensiver Forschung auf dem Gebiet der oxidativen Katalyse von Biomassen am Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU).
Die OxFA GmbH kommerzialisiert die proprietäre Technologie und optimiert die dazu notwendige Katalysator- und Reaktortechnologie. In weiterführenden Forschungsprojekten an der FAU und an der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden werden neue Anwendungsfelder und Downstream-Prozesse auf dem Gebiet der biobasierten Kraftstoffe in Verbrennungsmotoren erforscht und weiterentwickelt. Es folgt eine Auswahl veröffentlichter Ergebnisse:
Energy & Environmental Science (2012)
Selective oxidation of complex, water-insoluble biomass to formic acid using additives as reaction accelerators
J. Albert et al.
Energy Environ. Sci., 2012,5, 7956-7962
Energy & Environmental Science (2015)
Biomass oxidation to formic acid in aqueous media using polyoxometalate catalysts – boosting FA selectivity by in-situ extraction
J. Reichert et al.
Energy Environ. Sci., 2015,8, 2985-2990
Green Chemistry (2015)
Expanding the scope of biogenic substrates for the selective production of formic acid from water-insoluble and wet waste biomass
J. Albert, P. Wasserscheid
Green Chem., 2015,17, 5164-5171
ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2016)
Formic Acid-Based Fischer–Tropsch Synthesis for Green Fuel Production from Wet Waste Biomass and Renewable Excess Energy
J. Albert et al.
ACS Sustainable Chem. Eng. 4, 9, 5078-5086
ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2017)
Detailed kinetic investigations on the selective oxidation of biomass to formic acid (OxFA Process) using model substrates and real biomass
J. Reichert, J. Albert
ACS Sustainable Chem. Eng. 5, 8, 7383-7392
ACS OMEGA 2 (2017)
Measuring and Predicting the Extraction Behavior of Biogenic Formic Acid in Biphasic Aqueous/Organic Reaction Mixtures
H. Veith et al.
ACS Omega 2, 12, 8982-8989
Energy Technology (2018)
Biogenic formic acid as a green hydrogen carrier
P. Preuster, J. Albert
Energy Technol., 2018, 6, 501 –509