Argumente für erneuerbares Propan

Propan ist ein fossiler Brennstoff, der in den Vereinigten Staaten in großen Mengen produziert wird – so sehr, dass die USA Nettoexporteur dieses Brennstoffs sind. Laut dem „Petroleum Supply Monthly“ der US Energy Information Administration für Februar 2024 wurden im Jahr 2023 in den USA mehr als 733 Millionen Barrel Propan produziert, wobei über 582 Millionen Barrel exportiert wurden – das entspricht etwa 79 Prozent der gesamten Propanproduktion.

Laut dem Alternative Fuels Data Center (AFDC) des US-Energieministeriums (DOE) bietet fossiles Propan bereits Emissionsvorteile gegenüber anderen Kraftstoffen. So kann Propan beispielsweise aufgrund seines geringeren Kohlenstoffgehalts als Benzin oder Diesel über den gesamten Lebenszyklus hinweg geringere Treibhausgasemissionen verursachen.

„Im Vergleich zu Diesel beispielsweise entstehen fast 96 Prozent weniger Stickoxidemissionen (NOx) und fast 99 Prozent weniger Partikelemissionen“, sagte Sai Satish Guda, Forschungs- und Entwicklungsleiter von PERC.

Dennoch arbeitet der Propane Education & Research Council (PERC) aktiv daran, die Verbreitung von erneuerbarem Propan – Propan, das speziell aus einer Vielzahl erneuerbarer Rohstoffe hergestellt wird – als Kraftstoffquelle zu fördern.

Laut der Website der Organisation ist erneuerbares Propan aufgrund seiner geringeren Kohlenstoffintensität eine noch sauberere Alternative zu fossilem Propan. Dies ist auf die Herstellung aus erneuerbaren Quellen zurückzuführen.

Darüber hinaus erklärte Gavin Hale, Direktor für Produktentwicklung und Stromerzeugung bei PERC, während eines kürzlich abgehaltenen Webinars des Engine Technology Forum mit dem Titel „Wie sich Propan für die Zukunft entwickelt“, dass erneuerbares Propan molekular mit seinem fossilen Gegenstück identisch sei.

„Jeder Motor oder jedes Fahrzeug, das Sie heute mit herkömmlichem Propan betreiben, funktioniert auch mit erneuerbarem Propan“, sagte er.

Nebenprodukt alternativer Kraftstoffe

Eine Möglichkeit, erneuerbares Propan heute zu produzieren, ist die Produktion anderer alternativer Kraftstoffe.

Sai Satish Guda, Leiter für Forschung und Entwicklung bei PERC. (Foto: Propane Education & Research Council)

Guda sagte, der Kraftstoff sei ein Nebenprodukt des Hydrotreating-Prozesses, der zur Herstellung von erneuerbarem Diesel – auch bekannt als hydriertes Pflanzenöl (HVO) – oder nachhaltigem Flugkraftstoff (SAF) verwendet wird. Dieser Prozess besteht im Wesentlichen darin, Sauerstoff aus langkettigen Öl- und Fettmolekülen zu entfernen, Wasserstoff hinzuzufügen und die nächsten Schritte der Isomerisierung und des Crackens durchzuführen, sagte Guda.

„Bei diesem Prozess entstehen auch Alkane, die nichts anderes als Propan, Butan und ähnliches sind“, sagte er.

Guda fügte hinzu, dass dieser Hydrotreating-Prozess aus zwei Phasen besteht und dass der Aufwand, mit dem in der zweiten Phase das Cracken durchgeführt und Wasserstoff hinzugefügt wird, entweder zu HVO oder SAF führt.

„Unabhängig vom Herstellungsprozess des Endprodukts ist erneuerbares Propan ein Nebenprodukt, das sich nicht vermeiden lässt“, sagte er.

Der Markt für dieses erneuerbare Propan – über den Eigenbedarf der Raffinerien hinaus – biete ein starkes Wertversprechen, sagte Guda. Er verwies auf eine Machbarkeitsstudie des National Renewable Energy Lab (NREL), die diese wirtschaftlichen Vorteile aufzeigte.

Die Studie „Technoökonomische Machbarkeits- und Lebenszyklusanalyse von erneuerbarem Propan“ vom Oktober 2022 besagt, dass sich die Kapitalrückgewinnungszeit für Bioraffinerien, die jährlich 3,5 Millionen Gallonen erneuerbares Propan produzieren, innerhalb von 14 Monaten amortisiert. Für Bioraffinerien, die jährlich 87 Millionen Gallonen erneuerbares Propan produzieren, beträgt die Amortisationszeit sogar nur zwei Monate.

Verwendung von Nicht-Lebensmittelpflanzen

PERC arbeitet außerdem mit verschiedenen Partnern an der Untersuchung anderer Möglichkeiten zur Herstellung von erneuerbarem Propan.

„Wir pflegen strategische Partnerschaften mit Universitäten und mehreren Forschungsinstituten, um gezielt erneuerbare Produktionswege zu erforschen“, sagte Guda. „Wegen der großen Nachfrage kann man die Produktion nicht einfach als Nebenprodukt betrachten. Der Rohstoff ist begrenzt. Viele erneuerbare Kraftstoffe werden aus einem einzigen Rohstoff hergestellt, man sollte also nie alles auf eine Karte setzen.“

Hale sagte, dass bestimmte Nichtnahrungspflanzen als Rohstoffe zunehmend rentabel würden. Er fügte hinzu, der Vorteil der Verwendung von Nichtnahrungspflanzen liege darin, dass sich ihre Kohlenstoffintensität leichter bestimmen lasse.

Leindotter ist eine nicht essbare Zwischenfrucht, deren Samenöl als Rohstoff für erneuerbares Propan dienen kann. (Foto: Propane Education & Research Council)

„Denn wenn man ein Abfallprodukt verwendet, was ist der Ursprung dieses Abfallprodukts?“, fragte Hale. „Was braucht es, um daraus ein erneuerbares Produkt zu machen? Und wie hoch waren die Emissionen? Mit einem Rohstoff, der kein Lebensmittel ist, lässt sich das praktisch vermeiden.“

Ein potenzieller Rohstoff für Nicht-Lebensmittelpflanzen ist die Deckfrucht Leindotter. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Rohstoff um das Samenöl der Pflanze. Auf der PERC-Website heißt es, Leindotter, ein Mitglied der Kreuzblütlerfamilie, sei mit Kohl und Blumenkohl verwandt, aber keine Lebensmittelpflanze.

„Leindotter ist im Grunde ein Unkraut“, sagte Hale. „Sie wächst sowohl unter Dürre- als auch unter Nässebedingungen, und der Ölertrag pro Samen ist unglaublich hoch. Daher wird diese Pflanze weltweit für die Produktion von erneuerbarem Propan gefördert. Hier in den USA funktioniert sie sehr gut.“

Auf der Website von PERC heißt es, dass die Samen 40 Prozent Öl produzieren, also doppelt so viel wie Sojabohnen.

Produktionsprognose

Hale sagte, dass die Produktion von erneuerbarem Propan im Jahr 2023 4,5 Millionen Gallonen erreichen werde. Die AFDC schien dieser Zahl zuzustimmen und erklärte auf ihrer Website, dies sei die aktuelle Produktionskapazität für erneuerbares Propan.

Hale fügte hinzu, dass die Kapazität voraussichtlich dramatisch steigen wird. Für 2024 wird eine Kapazität von 20 Millionen Gallonen und für 2025 von 70 Millionen Gallonen prognostiziert. Er sagte, PERC hoffe, bis 2040 jährlich 10 Milliarden Gallonen erneuerbaren Diesel produzieren zu können.

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