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Unsere Forschungsarbeit zu Biokraftstoffen

ExxonMobil finanziert die Erforschung moderner Biokraftstoffe und führt eigene Forschungen auf diesem Gebiet durch. Dies erfolgt im Rahmen unserer zahlreichen Investitionen in neue Technologien mit dem transformativen Potential, die Versorgungsbasis zu vergrößern, Emissionen zu senken und betriebliche Effizienz zu steigern.

In unserem jährlich erscheinenden Energy Outlook prognostizeren wir bis 2040 einen Anstieg der weltweiten Nachfrage nach Kraftstoffen für den Verkehrsbereich um etwa 25 Prozent. Gleichzeitig ist eine schnelle Senkung transportbedingter Emissionen für die Reduzierung der weltweiten Treibhausgasemissionen von entscheidender Bedeutung.

Deshalb finanzieren wir ein breites Spektrum an Forschungsprogrammen für Biokraftstoffe, darunter unser laufendes Engagement im Bereich Algen sowie Programme zur Umwandlung alternativer, nicht zum Verzehr geeigneter Rohstoffe, d. h. zellulosischer Biomasse, in moderne Biokraftstoffe. Wir glauben, dass sowohl bei der Optimierung von Biomasse als auch bei ihrer Verarbeitung in Kraftstoffe grundlegende technologische Verbesserungen und wissenschaftliche Durchbrüche nötig sind. Insbesondere um zu gewährleisten, dass die Produktion moderner Biokraftstoffe wirtschaftlich und mit dem gewünschten Nutzen für den Umweltschutz hochgefahren werden kann. Bei dieser Art von bahnbrechender Forschung sind ein genaues Verständnis des Problems und dessen Aufteilung in überschaubare Fragestellungen, die wissenschaftlich untersucht werden können, die entscheidenden Schritte auf dem Weg zu Lösungen.

Unser Forschungsportfolio

Algenforschung

Seit 2009 arbeiten ExxonMobil und Synthetic Genomics gemeinsam an der Erforschung und Entwicklung von algenbasiertem Öl als nachhaltiger, emissionsarmer Alternative zu den herkömmlichen Kraftstoffen für das Verkehrswesen. In 2017 ist es den Unternehmen gelungen, einen modifizierten Algenstamm zu entwickeln, der einen mehr als doppelt so hohen Ölgehalt wie herkömmliche Algen hat, ohne dabei die Wachstumseigenschaften der Algen nennenswert zu beeinträchtigen, was eine der größten Herausforderungen auf dem Weg zur großtechnischen Produktion ist.

Zelluloseforschung mit REG

ExxonMobil hat mit der Renewable Energy Group (REG) einen Vertrag unterzeichnet, um die Produktion von Biodiesel durch die Fermentierung erneuerbarer zellulosischer Zucker zu untersuchen, die beispielsweise aus landwirtschaftlichen Abfallstoffen stammen. REG hat ein patentiertes Verfahren entwickelt, bei dem Mikroben ähnlich wie bei der Herstellung von Ethanol Zucker in einem einfachen Fermentationsprozess in Biodiesel umwandeln. Im Mittelpunkt der Forschung von ExxonMobil und REG Life Sciences steht die Verwendung von Zuckern aus nicht zum Verzehr geeigneten Quellen.

REG verfolgt seit langem Innovationen in der Herstellung moderner Biokraftstoffe aus weniger kohlenstoffintensiven Grundstoffen aus Abfällen. Gemeinsam werden wir die Frage angehen, wie reale erneuerbare zellulosische Zucker fermentiert werden können, die viele verschiedene Zuckerarten, z.B. Glukose und Xylose, aber auch Verunreinigungen enthalten, welche die Fermentierung behindern können.

Unsere erste Herausforderung besteht darin, die technische Machbarkeit und die potenziellen Umweltvorteile zu bestimmen. Fallen die Ergebnisse positiv aus, können wir in einem nächsten Schritt das Potential zur Ausweitung unserer Bemühungen und die Skalierbarkeit ausloten.

Partnerschaften mit Universitäten

Colorado School of Mines / Biokraftstoffe auf Algenbasis

ExxonMobil und die Colorado School of Mines haben einen Forschungspakt geschlossen – unter der Leitung des Professors für Bergbauchemie und Geochemie Matthew Posewitz, der seit 13 Jahren in der Algenforschung tätig ist –, der auf die Entwicklung grundlegender neuer Erkenntnisse zur Photosynthese und zur Bindung von Kohlenstoff in Algen ausgerichtet ist. Diese Erkenntnisse werden das Verständnis für die wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen verbessern, die zur Herstellung von Biokraftstoffen aus Algen zu meistern sind.

Michigan State University / Biokraftstoffe auf Algenbasis

ExxonMobil hat auch eine Forschungskooperation mit der Michigan State University zum Thema Biokraftstoffe aus Algen, die sich schwerpunktmäßig mit Grundlagenforschung der Photosynthese in Algen befasst. Prof. David Kramer, John Hannah Distinguished Professor an der MSU für Photosynthese und Bioenergetik, leitet die Arbeiten. Das übergeordnete Ziel der Partnerschaft besteht darin, den Wirkungsgrad der Photosynthese von Algen zu erhöhen, um die Produktion von Biokraftstoffen zu steigern.

Iowa State University / Schnellpyrolyse von Biomasse

Das Biokraftstoff-Programm von ExxonMobil an der Iowa State University wiederum konzentriert sich auf die grundlegenden wissenschaftlichen und technischen Fragen im Umfeld der chemischen and physischen Prozesse bei der Pyrolyse von Biomasse. Forscher an der Iowa State University studieren die Schnellpyrolyse seit mehr als 15 Jahren.

Die Projekte von ExxonMobil werden von vier Forschern geleitet. Robert C. Brown, Maschinenbauprofessor und Leiter des Bioeconomy Institute an der Iowa State University, und James Michael, Lehrbeauftragter für Maschinenbau, werden die Grundlagen der Pyrolyse studieren. Brent Shanks, Professor für chemische und biologische Verfahrenstechnik und Leiter des technischen Forschungszentrums für erneuerbare Bio-Chemikalien der National Science Foundation, und Xianglan Bai, Lehrbeauftragter für Maschinenbau, werden Prozesse studieren, welche die Stabilität und Qualität von Bio-Ölen beeinflussen.

Northwestern University / Schnellpyrolyse von Biomasse

Das Biokraftstoff-Programm von ExxonMobil an der Northwestern University befasst sich mit dem Einsatz moderner mechanistischer Modellierung zur Erforschung der technischen Herausforderungen und potenziellen Chancen der Schnellpyrolyse von Biomasse. Prof. Linda J. Broadbelt, Sarah-Rebecca-Roland-Professorin und Leiterin der Fakultät für biologische und chemische Verfahrenstechnik an der Northwestern University, leitet die Arbeiten. In einem früheren Forschungsprojekt ihrer Gruppe wurde ein Modell für die Pyrolyse von Zellulose entwickelt, eine der Schlüsselkomponenten von zellulosischer Biomasse. Das Modell wird derzeit ausgebaut, um mehr über die komplizierteren Bestandteile zellulosischer Biomasse herauszufinden.

Dieses Forschungsprojekt wird die Reaktionen und Mechanismen bei der Pyrolyse beleuchten und könnte Erkenntnisse darüber liefern, wie man unerwünschte Reaktionen unterdrücken kann.Dieses fundamentale Wissen ist entscheidend, um das Potential der Pyrolysetechnologie bestimmen zu können.

University of Wisconsin / Biomasseveredlung

Gemeinsam mit der University of Wisconsin hat ExxonMobil ein Forschungsprogramm über Biomasse-Veredlungsprozesse aufgelegt. Das Programm wird von Professor George Huber geleitet, einem führenden Forscher und Innovator im Bereich der Umwandlung von Biomasse. Das Programm befasst sich mit der Umwandlung der zunächst bei der Zersetzung von Biomasse entstehenden Produkte in wertvollere Endprodukte. So können mithilfe primärer Zersetzungsprozesse wie z. B. der Schnellpyrolyse oder einer Behandlung mit Säure und Enzymen Zucker oder mit Zucker verwandte Stoffe aus Biomasse hergestellt werden. Das Programm mit der University of Wisconsin untersucht katalytische Reaktionen zur Umwandlung dieser Zucker in kohlenwasserstoffhaltige Kraftstoffe wie z. B. Benzin und Diesel.