In Kürze
JEThylen entwickelt eine innovative Prozesskette zur Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe (Sustainable Aviation Fuels – SAF) aus CO₂. Dabei wird CO₂ elektrochemisch zu Ethylen umgewandelt, das anschließend als Plattformchemikalie für SAF dient. Der Ansatz soll Energieeffizienz steigern, Prozesskomplexität reduzieren und klimaneutrale Wertschöpfungsketten für Luftfahrt und chemische Industrie ermöglichen.
Woran wir arbeiten
Motivation
JEThylen adressiert die Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe (Sustainable Aviation Fuels - SAF). Der Verkehrssektor steht vor der Herausforderung, seine Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren. Insbesondere in der Luftfahrt sind aufgrund der hohen Energiedichteanforderungen flüssige Flugkraftstoffe langfristig unverzichtbar. SAF, die in der bestehenden Infrastruktur weltweit eingesetzt werden können, gelten daher als Schlüsseltechnologie für die Defossilisierung der Luftfahrt. Neben der Anwendung in der Luftfahrt besitzt Ethylen als wichtigste organische Basischemikalie der chemischen Industrie enorme wirtschaftliche Bedeutung. Damit eröffnet das Projekt nicht nur eine nachhaltige Kraftstoffroute, sondern auch Perspektiven für eine klimaneutrale Chemieproduktion.
Innovationsansatz
JEThylen verfolgt einen disruptiven Ansatz zur CO₂‑Nutzung (Carbon Capture and Utilization), indem CO₂ direkt elektrochemisch zu Ethylen reduziert wird. Ethylen dient anschließend als Plattformchemikalie zur Herstellung nachhaltiger Flugkraftstoffe. Dieser Ansatz verspricht eine höhere Energieeffizienz, geringere Prozesskomplexität und neue industrielle Wertschöpfungsketten. Die in JEThylen entwickelte Prozesskette umfasst drei wesentliche Schritte:
elektrokatalytische CO₂-Reduktion zu Ethylen,
Aufbereitung und Reinigung des Produktgases,
thermokatalytische Umsetzung von Ethylen zu SAF durch Oligomerisierung und Hydrierung.
Umsetzung und Mehrwert
Die Projektergebnisse schaffen die Grundlage für eine industrielle Umsetzung durch Skalierung zu Demonstrationsanlagen sowie Integration in bestehende Infrastrukturen und Märkte. JEThylen liefert einen hohen Mehrwert durch den Zugang zu wachsenden Märkten für nachhaltige Flugkraftstoffe und klimaneutrales Ethylen und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur klimaneutralen Mobilität und Industrie der Zukunft.
JEThylen in Zahlen
Partner
Erfolgreiche Forschung lebt von Zusammenarbeit. Entdecken Sie die Partner, die das Projekt aktiv begleiten und voranbringen.
Siemens Energy gehört zu den weltweit führenden Unternehmen der Energietechnologie. Das Unternehmen arbeitet gemeinsam mit seinen Kunden und Partnern an den Energiesystemen der Zukunft und unterstützt so den Übergang zu einer nachhaltigeren Welt. Mit seinem Portfolio an Produkten, Lösungen und Services deckt Siemens Energy nahezu die gesamte Energiewertschöpfungskette ab – von der Strom- und Wärmeerzeugung über die Energieübertragung bis hin zur Speicherung. Zum Portfolio zählen konventionelle und erneuerbare Energietechnik, zum Beispiel Gas- und Dampfturbinen, mit Wasserstoff betriebene Hybridkraftwerke, Generatoren und Transformatoren. Mit der Windkraft-Tochter Siemens Gamesa gehört Siemens Energy zu den Weltmarktführern bei Erneuerbaren Energien.
SE koordiniert das Verbundprojekt JEThylen und verantwortet die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten für einen energieeffizienten, industriell skalierbaren CO₂-zu-Ethylen-Elektrolyseur in „Zero-Gap“-Architektur. Darüber hinaus erfolgt die wirtschaftliche Bewertung der neuartigen Prozesskette aus der konkrete Handlungsempfehlungen für die industrielle Weiterentwicklung und Umsetzung abgeleitet werden.
Die Technische Universität Berlin ist eine der großen forschungsstarken Technischen Universitäten Deutschlands. Das Fachgebiet von Prof. Peter Strasser am Institut für Chemie besitzt langjährige Erfahrung in der Material- und Katalyseforschung für elektrochemische Energieumwandlung. Die Entwicklung/Charakterisierungen neuer elektrochemischer Katalysatoren, Elektroden u. Grenzflächen gehören zu den Hauptexpertisen. Seit 2013 forscht der Lehrstuhl speziell an der effizienten elektrochemischen Reduktion von CO₂ zu Ethylen. Die Technische Universität Berlin stellt Katalysatorschichten im Labormaßstab her und untersucht den Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter, wie Druck, Temperatur und Flussraten, auf die Aktivität, Selektivität und Stabilität in „Zero-Gap“-Elektrolyseuren.
Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB entwickelt und optimiert Verfahren, Technologien und Produkte für Gesundheit, nachhaltige Chemie sowie Umwelt und Klimaschutz. Dabei setzen wir auf die Kombination biologischer und verfahrenstechnischer Kompetenzen, um Lösungen für eine auf den Patienten zugeschnittene Gesundheitsversorgung, eine nachhaltige Bioökonomie sowie eine klimaneutrale und ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft zu erarbeiten. Unseren Kunden bieten wir Forschungsleistungen von der Machbarkeitsstudie bis zur anwendungsreifen Entwicklung, ergänzt durch ein breites Spektrum an Analyse- und Prüfleistungen. Komplettlösungen vom Labor- bis zum Pilotmaßstab gehören dabei zu den Stärken des Instituts.
Fraunhofer IGB verknüpft die elektro-katalytische Zelle über eine Gasaufbereitung mit der katalytischen Oligomerisierung von Ethylen zu Kraftstoffen. Im Vordergrund steht dabei der Langzeitbetrieb des Elektrolyseurs, sowie die Entwicklung der Gasaufreinigungseinheit.
Das Bauhaus Luftfahrt versteht sich als Brückenbauer zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Politik und Öffentlichkeit. Der institutionell geförderte Luftverkehrs-Thinktank schafft durch Flexibilität und Interdisziplinarität ein Gesamtsystemverständnis und eine Kombinationsfähigkeit, zum Beispiel um langfristige Optionen für einen nachhaltigen und klimaneutralen Luftverkehr aufzuzeigen.
Das Bauhaus Luftfahrt ist innerhalb des JEThylen Projekts für die Systemanalysen verantwortlich, unter anderem wird dabei ein Prozessmodell erstellt, um die in JEThylen untersuchte Prozesskette anhand techno-ökonomischer Analysen mit Konkurrenzpfaden zu vergleichen. Ziel ist es, das Potenzial der nachhaltigen Flugkraftstoffproduktion basierend auf einer elektrokatalytischen CO₂-Reduktion zu Ethylen zu ermitteln.
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