Bio-Naphtha: Ein erneuerbarer Rohstoff für Kraftstoffe und Petrochemikalien

Bio-Naphtha verbindet die Produktion erneuerbarer Kraftstoffe mit der petrochemischen Wertschöpfungskette, doch ihre kommerzielle Eignung hängt vom Produktionsweg, der Spezifikation, der Zertifizierung und der vorgesehenen nachgelagerten Verwendung ab.

Bio-Naphtha ist kein universelles Produkt mit einer einzigen Spezifikation. Es handelt sich um eine erneuerbare Kohlenwasserstofffraktion im Siedebereich von Naphtha, und dieser Artikel betrachtet sie ausführlicher als unser früherer Überblick über Biodiesel und Bio-Naphtha der ersten und zweiten Generation. Ihre genauen Eigenschaften hängen vom zugrunde liegenden Rohstoff und Produktionsprozess ab. Sie kann als Nebenprodukt bei der Herstellung von erneuerbarem Diesel oder als Produkt spezieller Biomasseverfahren entstehen und je nach Zusammensetzung und Zertifizierung in Steamcrackern, zur Benzinmischung oder für andere Raffinerie- und chemische Anwendungen eingesetzt werden.

Was Bio-Naphtha ist

Bio-Naphtha ist ein erneuerbarer Kohlenwasserstoffstrom, der in den Siedebereich von Naphtha fällt, dessen Zusammensetzung jedoch je nach Herstellungsverfahren erheblich variieren kann. Sie sollte nicht allein über ihre Bezeichnung definiert werden; der Produktionsweg und die daraus resultierende Spezifikation bestimmen, wofür sie tatsächlich eingesetzt werden kann.

Wie sie hergestellt wird

Bio-Naphtha gelangt über mehrere unterschiedliche Produktionswege auf den Markt, wobei der Ursprung häufig die wichtigste Information zu einer bestimmten Ladung darstellt:

• Nebenprodukt der HVO-/HEFA-Produktion von erneuerbarem Diesel, bei der der Hydrierungsprozess, der die Rohstoffmoleküle sättigt und aufspaltet, auf natürliche Weise neben dem Hauptprodukt im Dieselbereich auch eine leichte Fraktion im Naphtha-Siedebereich erzeugt
• Direkte Hydrierung von Pflanzenölen, Altölen und tierischen Fetten in speziell für erneuerbare Naphtha ausgelegten Anlagenkonfigurationen
• Rohtallöl und holzbasierte Bioraffination, bei der Nebenprodukte der Forstwirtschaft zu verschiedenen erneuerbaren Kraftstoff- und Chemikalienfraktionen verarbeitet werden
• Biomass-to-Liquids-Verfahren, einschließlich gasifizierungsbasierter Synthese mit anschließender Aufbereitung
• Potenzielle Co-Processing-Verfahren, bei denen erneuerbare Rohstoffe mit fossilem Raffinerieeinsatzmaterial vermischt werden, vorbehaltlich Zertifizierungs- und Zuordnungsregeln, die bestimmen, welcher Anteil des Endprodukts als erneuerbar ausgewiesen werden kann

Da diese Verfahren auf unterschiedlichen Rohstoffen und unterschiedlichen Prozesschemien basieren, können zwei Ladungen, die beide als „Bio-Naphtha“ vermarktet werden, deutlich unterschiedliche Gehalte an Paraffinen, Olefinen und Aromaten aufweisen. Deshalb sollte der Produktionsweg als zentrale kommerzielle Information und nicht als nebensächliche Angabe betrachtet werden.

Hauptanwendungen

Einsatzstoff für Steamcracker zur Herstellung von Ethylen und Propylen, wobei dieselbe Cracker-Infrastruktur genutzt wird wie bei der konventionellen Naphtha-Versorgung, die wir in unserem Überblick über die Rolle von Naphtha in einem sich wandelnden europäischen Petrochemiemarkt beschrieben haben. Dadurch kann ein Cracker Bio-Naphtha in der Regel als Teil seines Einsatzstoffmixes verarbeiten, ohne dass dafür spezielle neue Anlagen erforderlich sind.

• Polymere und chemische Zwischenprodukte, die aus den entstehenden Olefinen hergestellt werden
• Synthetische Textilien und Verpackungen, bei denen der erneuerbare Anteil des Rohstoffs gemäß dem jeweils geltenden Zertifizierungssystem weitergeführt wird
• Benzinmischung, wobei Oktanzahl und Flüchtigkeitsprofil der Naphtha bestimmen, welcher Anteil beigemischt werden kann
• Weitere Raffinerie- und chemische Anwendungen, einschließlich der Verwendung als Verdünnungs- oder Lösungsmittelstrom, sofern die Spezifikation dies zulässt

Technische Eigenschaften

Zu den Eigenschaften, die definiert und geprüft und nicht einfach vorausgesetzt werden sollten, gehören:

• Siedebereich
• Paraffinische Zusammensetzung
• Dichte
• Schwefel
• Aromaten
• Olefine
• Sauerstoffgehalt
• Destillationskurve
• Kompatibilität mit Cracker- oder Mischspezifikationen

Warum sie für petrochemische Hersteller relevant ist

• Kann ohne neue Kapitalinvestitionen in bestehender Cracker-Infrastruktur eingesetzt werden, wodurch der Weg zur Nutzung erneuerbarer Rohstoffe im Vergleich zu Technologien, die eine neue Anlage erfordern, verkürzt wird
• Bietet eine erneuerbare Rohstoffoption für die Polymer- und Chemikalienproduktion an einem Punkt der Wertschöpfungskette, an dem derzeit nur wenige andere erneuerbare Alternativen in großem Maßstab verfügbar sind
• Kann über ein anerkanntes Massenbilanzsystem nachgelagerten Produkten zugeordnet werden, sodass ein definierter Anteil der Produktion als erneuerbar ausgewiesen werden kann, selbst wenn die physischen Moleküle im Cracker mit fossiler Naphtha vermischt werden
• Hilft Chemieproduzenten, ihre Abhängigkeit von fossilen Kohlenstoffquellen zu reduzieren und auf die Nachfrage von Markenherstellern nach emissionsärmeren oder biobasiert zugeordneten Kunststoffen zu reagieren

Physische Lieferung im Vergleich zu Massenbilanzansprüchen

Bio-Naphtha kann einen Käufer als physisch getrenntes erneuerbares Produkt, durch kontrollierte Mischung oder über eine Massenbilanz innerhalb eines integrierten Raffinerie- oder Chemiestandorts erreichen. Eine transparente Zuordnung und klar definierte Umrechnungsfaktoren sind ebenso wichtig wie der zugrunde liegende Rohstoff, da sie bestimmen, welcher Nachhaltigkeitsanspruch rechtmäßig an den nächsten Käufer in der Lieferkette weitergegeben werden kann.

Zertifizierung nach Verwendungszweck

Die Zertifizierungsanforderungen hängen davon ab, wofür das Produkt bestimmt ist. Für Kraftstoffanwendungen kann eine im Rahmen der Erneuerbare-Energien-Richtlinie anerkannte Zertifizierung erforderlich sein, wie in unserem Überblick über teilraffiniertes Öl unter ISCC EU erläutert. Chemische und Polymeranwendungen können dagegen auf freiwilligen Systemen beruhen, die für biobasierte und zirkuläre Materialien entwickelt wurden, wie etwa ISCC PLUS, das alternative Rohstoffe abdeckt und physische Trennung, kontrollierte Mischung sowie Massenbilanzmodelle für die Chain of Custody unterstützt.

Kommerzielle Aspekte

• Die Verfügbarkeit ist an die Produktionsmengen von erneuerbarem Diesel und SAF gekoppelt, da Bio-Naphtha typischerweise ein Nebenprodukt und nicht das primäre Zielprodukt ist. Daher steigt oder sinkt ihr Angebot in Abhängigkeit von Investitionsentscheidungen, die für ein anderes Produkt getroffen werden
• Bio-Naphtha kann im Vergleich zur Diesel- oder Kerosinfraktion derselben Anlage einen relativ begrenzten Nebenproduktstrom darstellen
• Der Wert hängt von der Wirtschaftlichkeit von Steamcrackern, der Benzinmischung und der Nachfrage nach erneuerbaren Polymeren ab, wobei sich alle diese Faktoren unabhängig voneinander entwickeln können
• Spezifikation und Zertifizierung können ebenso wichtig sein wie der nominelle Preis, da eine Ladung, die die Zertifizierungs- oder Zusammensetzungsanforderungen eines Käufers nicht erfüllt, möglicherweise in einen weniger wertvollen Absatzkanal umgeleitet werden muss
• Die Logistik kann je nach Volumen Raffinerietanks, Küstenmotorschiffe, Binnenschiffe, Bahntransporte oder Tanklastwagen umfassen. Anforderungen an die getrennte Handhabung zertifizierter Materialien können im Vergleich zu konventioneller Naphtha eine zusätzliche logistische Komplexität verursachen

Checkliste für die Beschaffung

• Was ist der ursprüngliche Rohstoff?
• Welcher Produktionsweg wurde verwendet?
• Ist die Ladung physisch erneuerbar oder über eine Massenbilanz zugeordnet?
• Welche Zertifizierung gilt?
• Wie lautet die genaue Naphtha-Spezifikation?
• Ist das Produkt für den Einsatz als Kraftstoff oder für chemische Anwendungen bestimmt?
• Welcher Nachhaltigkeitsanspruch darf rechtlich und vertraglich an nachgelagerte Marktteilnehmer weitergegeben werden?

Bio-Naphtha verbindet die Produktion erneuerbarer Kraftstoffe mit der petrochemischen Wertschöpfungskette, doch ihre kommerzielle Eignung hängt vom Produktionsweg, der Spezifikation, der Zertifizierung und der vorgesehenen nachgelagerten Verwendung ab und nicht allein von der Bezeichnung „Bio-Naphtha“ oder „erneuerbare Naphtha“. Käufer sollten biobasierte Materialien, Materialien auf Basis von recyceltem Kohlenstoff und Materialien mit RFNBO-Ursprung als unterschiedliche Kategorien behandeln, die jeweils eine eigene Dokumentation erfordern, anstatt davon auszugehen, dass ein nachgelagertes Polymer im Rahmen einer Massenbilanzzuordnung physisch aus erneuerbaren Rohstoffen besteht.