Hydrierwerk
Ein Hydrierwerk ist eine Fabrikanlage für die Hydrierung chemischer Stoffe.
Carbochemie
Carbochemische Hydrierwerke, heute überwiegend CtL-Anlagen („Coal to Liquid“) genannt, in welchen Braun- oder Steinkohle in synthetische Ölfertig- und Halbprodukte umgewandelt werden, sind großtechnische Anlagen zur Kohleverflüssigung. Zu den Produkten dieser Chemiewerke zählen unter anderem Kraftstoffe, Schmieröle, Brenn- und Treibgase, PVC-Kunststoffe, Paraffine, Kunstgummi.[1] Die zu Beginn des 20. Jahrhunderts von deutschen Chemikern entwickelte Technologie der Kohlehydrierung wurde ab Mitte der 1920er Jahre besonders in Deutschland und Großbritannien staatlich gefördert, um der Importabhängigkeit von Erdöl entgegenzuwirken. Beide Länder betrieben bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs großtechnische Kohlehydrieranlagen, die eine Gesamtkapazität von rund 4,5 Millionen Jato (Tonne pro Jahr) aufwiesen.[2]
In den Anlagen kamen meist die direkte Hydrierung nach dem Bergius-Pier-Verfahren oder die indirekte Hydrierung nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren zur Anwendung.[3] Von besonderer Bedeutung waren diese Hydrierwerke für die angestrebte Autarkie in der NS-Zeit und deren konsequente Fortsetzung in der DDR.[4]
In den USA wurden carbochemische Hydrierverfahren nach dem Zweiten Weltkrieg unter der Bezeichnung CtL von Kellog und in Südafrika von Sasol weiterentwickelt. Heute nutzt beispielsweise die United States Air Force synthetisch hergestelltes Kerosin, um die Abhängigkeit der Landesverteidigung von Ölimporten zu verringern. Als unbestrittener Marktführer der Fischer-Tropsch-Technologie gilt Sasol, deren CTL-Anlagen unter anderem einen großen Teil des südafrikanischen Kraftstoffbedarfs decken.[5][6][7]
Infolge stark schwankender Erdölpreise gewinnen Hydrierwerke zur Kohleverflüssigung unter Anwendung verschiedener Technologien seit Beginn des 21. Jahrhunderts weltweit wieder an Bedeutung.[8] Neue Anlagen entstanden beispielsweise in der Ukraine, im Iran, in Indien, Kasachstan, Malaysia, Polen und in der Volksrepublik China.[9][10] Analysten gehen davon aus, dass der weltweite Markt für Hydrieranlagen zwischen 2018 und 2025 um 4,2 Prozent wächst und die CtL-Produktion bis 2026 ein Wirtschaftsvolumen von 5,8 Milliarden US-Dollar erreicht. Vorangetrieben wird die Entwicklung insbesondere in Ländern der APEC, auf die im Jahr 2018 ein Marktanteil von mehr als 45 Prozent der weltweit produzierten synthetischen Kraftstoffe entfiel.[11]
Oleochemie
In der technischen Fettchemie (Oleochemie) gibt es verschiedene Verfahren, bei denen in Anlagen und Werken, beispielsweise der Lebensmittel- oder Farbindustrie, der Kosmetik, der Pharmazie, durch Hydrierung aus pflanzlichen oder tierischen Ölen
- ungesättigte Fettsäuren in gesättigte Fettsäuren (Fetthärtung)
- Fettsäuren in Fettalkohole
- Kohlenwasserstoffe zu Fettsäuren (Paraffinoxidation)
umgewandelt werden können.[12][13] Fettsäuren und -alkohole sind wichtige Ausgangsstoffe in vielen Industriezweigen. Die Herstellung erfolgt durch katalytische Hydrierung oder alternativ durch petrochemische Prozesse wie der Ziegler-Synthesen oder der Hydroformylierung von Alkenen.[14] Die Forschung und Entwicklung sowie die großtechnische Herstellung von preiswerteren und leicht verfügbaren Ersatzstoffen war ebenfalls eng mit den Autarkiebestrebungen in Deutschland verknüpft.[15]
Anfang des 20. Jahrhunderts gelang dem deutschen Chemiker Wilhelm Normann die katalytische Hydrierung pflanzlicher Fette. Er gilt als Erfinder der Fetthärtung und Wegbereiter der großindustriellen Margarineherstellung.[16] Durch dieses Verfahren veränderte sich der Weltmarkt für Fette grundlegend. Der Bedarf der Fettchemie verschob sich zu großen Teilen nicht nur von Erdöl, sondern vor allem von tierischen Rohstoffen zu pflanzlichen Rohstoffen. Die große wirtschaftliche Bedeutung der Hydrierung in der Lebensmittelindustrie ging auch aus den besseren technischen Eigenschaften der Fetthärtung hervor, wie längere Haltbarkeit, erhöhter Rauchpunkt, bessere Lagerfähigkeit als Butter oder Schmalz. Ebenso konnten erst und nur durch partielle Hydrierung die bis dahin überwiegend verwendeten und geschmacklich kaum haltbaren Wal- und Fischöle in großem Umfang für die Ernährung nutzbar gemacht werden.[17]
Ab Beginn der 1930er Jahre gewannen Hydrierwerke und -anlagen auch in der Kosmetik-, Seifen- und Waschmittelindustrie eine immense Bedeutung. Erstmals gelang es 1928 der Deutschen Hydrierwerke AG Rodleben (kurz damals Dehydag, heute DHW) pflanzliche Fettsäuren in Fettalkohole zu hydrieren.[18] 1931 patentierte und realisierte die Deutsche Hydrierwerke AG die weltweit erste industrielle Produktionsanlage für die Herstellung von Fettalkoholen, später auch Fettaminen und Sorbit durch katalytische Hochdruckhydrierung.[19] Weitere Pioniere bei der industriellen Herstellung von oleochemischen Produkten in großtechnischen Hydrieranlagen waren zu dieser Zeit in Deutschland die Böhme Fettchemie AG in Chemnitz und Henkel in Düsseldorf.[20]
Heutzutage ist die Oleochemie in vielen Bereichen des Lebens vertreten, beispielsweise bei der Herstellung von Nahrungsmitteln, Haut- und Körperpflegeprodukten, Arzneimitteln, Farben, Tinten, Pflanzenschutzmittel, Kunstdünger, Wasch- und Reinigungsmitteln, Synthesegarnen, Schmiermitteln, Insektizidzubereitungen, Futtermitteladditiven. Vor dem Hintergrund der Verknappung von Mineralölen sowie eines sich ständig entwickelnden Umweltbewusstseins der Menschen gewinnen oleochemische Technologien und die Verwendung erneuerbarer Ressourcen immer mehr an Bedeutung. Im Regelfall werden Fettalkohole seit Beginn des 21. Jahrhunderts überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Dabei ist die Hydrierung von Fettsäuren aus pflanzlichen Ölen in entsprechenden Werken und Anlagen von zunehmender industrieller Relevanz.[14][21]
Literatur
- Deutsche Gesellschaft für Mineralölwissenschaft und Kohlechemie (Hrsg.): Erdöl & Kohle, Erdgas, Petrochemie. Band 40. Industrieverlag von Hernhaussen, 1987.
- James T. Bartis, Frank Camm, David S. Ortiz: Producing liquid fuels from coal. Rand Corporation, 2008.
- Walter Krönig: Die katalytische Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen. Springer-Verlag, 2013.
- G.-M. Schwab (Hrsg.): Katalyse in der organischen Chemie. Springer-Verlag, 1943 (Neuauflage 2019).
- Arno Behr, Thomas Seidensticker: Einführung in die Chemie nachwachsender Rohstoffe. Springer-Verlag, 2017.
Einzelnachweise
- Aus strategischen Gründen Der Spiegel vom 23. Juni 1949, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Heinz-Gerhard Franck, Jürgen W. Stadelhofer: Industrielle Aromatenchemie. Rohstoffe. Verfahren. Produkte. Springer-Verlag, 2013, S. 47 f.
- Sabine Brinkmann: Das Dritte Reich und der synthetische Treibstoff. Akkumulation 15, 2001, S. 16–23. Ruhr-Universität Bochum, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Günter Bayerl: Braunkohleveredelung im Niederlausitzer Revier. Waxmann Verlag, 2009, S. 70.
- Billiges Benzin aus Bottrop Welt am Sonntag vom 1. Juni 2008, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Ein wahres Wunder Der Spiegel, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Der heimliche Ölkonzern aus Südafrika Handelsblatt, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Lexikon der Chemie: Kohlehydrierung Spektrum Wissen, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Hydrieranlagen OilRoq, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Worldwide Syngas Database Global Syngas Technologies Council, abgerufen am 18. Mai 2021.
- Coal to Liquid (CTL) Market GlobeNewswire, abgerufen am 18. Mai 2021.
- G.-M. Schwab (Hrsg.): Katalyse in der organischen Chemie. Springer-Verlag, 1943 (Neuauflage 2019), S. 635 f.
- Markus Fischer, Marcus A. Glomb: Moderne Lebensmittelchemie. Behr‘s Verlag, 2015, S. 124.
- Fette und Öle als nachwachsende Rohstoffe in der Chemie Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, abgerufen am 22. Mai 2021.
- Werner Abelshauser, Stefan Fisch, Dierk Hoffmann, Carl-Ludwig Holtfrerich, Albrecht Ritschl: Wirtschaftspolitik in Deutschland 1917–1990. Walter de Gruyter, 2016, S. 204.
- T. P. Hilditch, H. Schönfeld, E. Hugel, R. Hueter, W. Schrauth: Die Hydrierung der Fette. Springer-Verlag Wien, 1937, S. 98 f.
- Geschichte und Entwicklung der Fetthärtung Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft e.V, abgerufen am 21. Mai 2021.
- H. Schönfeld (Hrsg.): Chemie und Technologie der Fette und Fettprodukte. Springer-Verlag, 1937 (Neuauflage 2019), S. 174.
- Ungesättigte Fettalkohole Ecogreen Oleochemicals, abgerufen am 21. Mai 2021.
- Henkel – 140 Jahre Chronik Henkel AG & Co. KGaA, abgerufen am 21. Mai 2021.
- Aspekte bei der Hydrierung von Fetten und Fettsäuren Semantic Scholar, abgerufen am 22. Mai 2021.