CO2LubricantsStoffliche Nutzung von CO2 zur Produktion von biobasierten

Schmierstoffen

CO2 Lubricants Überblick

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CO2

LipideMikroalgen

Ölhefe

Schmierstoffe

Das Ziel......

Ziel dieses Projekts ist die Fixierung von CO2 mit Hilfe von Algen

zur Umwandlung in wertvolle Lipide und Schmierstoffe.

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• Erweiterung der Rohstoffbasis

• Neuartige Schmierstoffkomponenten

• Ökonomisch und ökologisch rentabel

Entkopplung von fossilen Quellen

CO2-Bereitstellung

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Motorenteststand CO2Motorenteststand CO2

CO2 KonzentrationCO2 Konzentration

CO2 AnalyseCO2 Analyse

Atmosphärisches CO2

Algenkultivierung & Ölproduktion

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Geeignete MikroalgenGeeignete Mikroalgen

Mikroalgen-Biomasseanalyse

Mikroalgen-Biomasseanalyse Skalierung

Identifikaton

Photobioreaktor Neubau Air-Lift ReaktorsystemenNeubau Air-Lift Reaktorsystemen

Übergabe an

Versuche zur Nutzung von Rauchgas

Algenkultivierung

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Prozessoptimierung Labor-Maßstab (6 l) Prozessoptimierung Labor-Maßstab (6 l) Generieren von Biomasse Technikumsmaßstab (28 l) Generieren von Biomasse Technikumsmaßstab (28 l)

Optimierung der relativen Lichtverfügbarkeit zur Biomasse- und

Produktbildung / Nachstellung von Freilandproduktionen

Optimierung der relativen Lichtverfügbarkeit zur Biomasse- und

Produktbildung / Nachstellung von Freilandproduktionen

Algenkultivierung

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Produktion

Skalierung

Optimierung

0 2 4 6 8 10 12

0

1

2

3

Kontrolle Überstand filtiert Überstand unfiltiert + Medium 1:2 Überstand filtiert + Medium 1:2 Überstand unfiltriert

OD

750

Kultivierungsdauer [d]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 170

1

2

3

4

5

6

7

8

TS

TS

[g L

-1]

Kultivierungsdauer [d]

0

100

200

300

400

NO3-

NO

3- [mg

L-1]

Vorversuche und Inokulum-Produktion

Vorversuche und Inokulum-Produktion

Einfluss von Belüftung, Lichtintensität und Kulturalter

Einfluss von Belüftung, Lichtintensität und Kulturalter

Herstellung lipidreicher Biomasse durch N-Limitation

Herstellung lipidreicher Biomasse durch N-Limitation

Algenkultivierung

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Entwicklung von Betriebsstrategien

FreilandimitationNutzung automatisierter TestständeNutzung automatisierter Teststände

Nachahmung von Tagesgängen (T, Licht)Nachahmung von Tagesgängen (T, Licht)

0 10 200

1

2

3

4

5

6

7

TS

[g L

-1]

Kultivierungsdauer [d]1 2 3 4 5 60,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Pro

dukt

ivitä

t [g

L-1

d-1

]

Biomassetrockensubstanz [g L-1]

300 L h-1; N=2 180 L h-1; N=2 120 L h-1; N=2 60 L h-1; N=2

Definition der Durchmischungsintensität in

Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke

Definition der Durchmischungsintensität in

Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke

Semi-kontinuierliche Prozessführung zur Beseitigung auto-

inhibitorischer Substanzen

Semi-kontinuierliche Prozessführung zur Beseitigung auto-

inhibitorischer Substanzen

Anzucht von Ölhefen

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Optimierung

Screening

Screening der IBK Ölhefe-Stammsammlung

Screening der IBK Ölhefe-Stammsammlung

ProzessoptimierungProzessoptimierung

Genomische OptimierungGenomische Optimierung

Skalierung

Wachstum auf AlgenhydrolysatWachstum auf Algenhydrolysat

3 L Fermentationen3 L Fermentationen 1000L-Bioreaktor1000L-Bioreaktor

Ölhefe Biomasseanalyse Ölhefe Biomasseanalyse

SchüttelkolbenSchüttelkolben

Ölaufarbeitung

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Enzymatische Hydrolyse

Enzymatische Hydrolyse ZentrifugeZentrifuge

Freie Lipide

Biomasse Phase

Wasser Phase

Erste Proben zur Testung an

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Prüfung und Schmierstoffformulierung

Analyse der ÖleAnalyse der Öle

FormulierungenFormulierungen

UntersuchungenUntersuchungen

BenchmarkingBenchmarking

ProduktionProduktion

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Prüfung und Schmierstoffformulierung

Analyse der Öle

11

Prüfung und Schmierstoffformulierung

Formulierungen

Benchmarking

Sitzschienenfett

Benchmarksysteme- NawaRo kommerziell verfügbarVerschiedene Verdicker und Additivkonzepte"erlebbares" Produkt

Anforderung an das Fett

NLGI 2Idealerweise geruchsneutral (VDA 270)Temp, min. : ca. -20°CTemp, max. : ca. 100°CAntikorrosivMaterialverträglichkeit( Lack, Kunststoff)Verschleißschutz

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Prüfung und Schmierstoffformulierung

Untersuchungen

11

Prüfung und Schmierstoffformulierung

Untersuchungen

Nachhaltigkeitsanalysen

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Schmierstoffdaten der Algen

Schmierstoffdaten der Algen

Schmierstoffdaten der Hefe

Schmierstoffdaten der Hefe

Daten der Algen Kultivierung

Daten der Algen Kultivierung

Daten der Hefe Kultivierung

Daten der Hefe Kultivierung

Betrachtung der NachhaltigkeitDaten der CO2 -Gewinnung

Daten der CO2 -Gewinnung

ExtraktionsdatenExtraktionsdaten

1. Vergleich der Umweltwirkungen verschiedener Grundöle

2. Identifizieren von Hotspots innerhalb des Gesamtprozesses

3. Unterstützung bei der richtigen "Entscheidungen" (DOs/DON’Ts, Einflussfaktoren, Skalen-Effekte (Szenarien))

4. Vergleich der Umweltauswirkungen von Schmierstoffen auf Algen- und Hefebasis im Vergleich zu fossilen und anderen bio-basierten Schmierstoffen

Nachhaltigkeitsanalyse

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Algenkultivierung

Ölhefen/ Fermenter

Hydrolyse

Zentrifuge Filtration

Grundöle fürSchmierstof fe

Algenöl

Hefeöl

Abscheider

CO2

Algenreste (Tierfutter)

Hefeextrakt

EINFLUSSFAKTOREN

• Alge: Auswahl geeigneter Algen und

• Indoor- vs. Outdoorkultivierung mit

• Sonnenlicht oder künstlicher LED Beleuchtung

� Einfluss auf Produktivität u. Wirtschaftlichkeit

• Möglichst geschlossene Kreisläufe, z.B. Mediumrecycling im Gesamtsystem

• Berücksichtigung von Co-Produkten

• Potentialabschätzung Scale-up

Rezyklat Co-ProductMaterialfluss

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit