Forcierter Test erkennt Materialbeständigkeit

Wechselwirkungen durch gealterte Mitteldestillate mit biogenen Anteilen frühzeitig erkennen

Untersuchung einer Werkstoffprobe mit dem Digitalmikroskop im OWI-Labor.

Mit einem neuen kostengünstigen Schnelltest können Hersteller von brenn- und kraftstoffführenden Bauteilen für Heizungssysteme und Fahrzeuge die Beständigkeit der verwendeten metallenen Materialien gegenüber Brenn- und Kraftstoffen prüfen. Der Test ist für Mitteldestillate und Gemische aus Mitteldestillat und paraffinischen Kohlenwasserstoffen mit jeweils bis zu 20 % Fettsäuremethylester (FAME) geeignet. Er erfasst die Auswirkungen auf die Materialien, die durch die Alterung dieser Brenn- und Kraftstoffe bedingt sind. Entwickelt wurde der Schnelltest von der OWI Science for Fuels gGmbH in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in einem Forschungsprojekt der Deutschen Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK.

Die Prüfmethode basiert auf einer Auslagerung von Werkstoffen in zwei dafür entwickelten Prüfmedien. Es handelt sich um eine Mischung aus 80 % Heizöl EL schwefelarm mit 20 % FAME (B20) sowie eine weitere Mischung aus 40 % Heizöl EL schwefelarm mit 40 % hydriertem Pflanzenöl und 20 % FAME. Beiden Prüfmedien werden Wasser und Carbonsäuren zugesetzt, um einen möglichen Alterungszustand des Brennstoffes nach einer Lagerungsdauer von 2 bis 6 Jahren nachzubilden. Als Testbedingung ist eine Temperatur der Auslagerung von 50 °C über die Dauer 28 bis 50 Tage definiert.

Neben metallenen waren auch Polymerwerkstoffe, die in Versorgungsanlagen für flüssige Brenn- und Kraftstoffe eingesetzt werden, Gegenstand von Untersuchungen im Forschungsvorhaben. Die BAM hat Polymere in nicht gealterten und einem 1 Jahr gealterten B20, reinem Heizöl EL schwefelarm, reinem HVO und reinem FAME ausgelagert. Als Extremfall wurde außerdem in einem 8 Jahre alten B10 getestet. Die Beständigkeitsbewertungen dieser Auslagerungen bei der BAM wurden in Beständigkeitslisten dokumentiert. Die mit B20 erhaltenen Bewertungen gelten generell für Gemische aus Heizöl EL schwefelarm mit einem FAME-Anteil von 20 %. Sie sind auf Gemische aus Dieselkraftstoff mit einem FAME Anteil von 20 % übertragbar.

Bei einer zunehmenden Verwendung von Heizöl und Dieselkraftstoffen mit biogenen Anteilen kann der forcierte Test Antworten auf Fragen nach der Beständigkeit der Werkstoffe sicherheitsrelevanter handelsüblicher Bauteile von Versorgungsanlagen geben, wie zum Beispiel Behälter- und Dichtungswerkstoffe. Bauteilhersteller können mit diesem Prüfverfahren die Verträglichkeit zwischen dem in einer Komponente verwendeten Werkstoff gegenüber lange gelagerten alternativen Brenn- und Kraftstoffen in kurzer Zeit und mit konservativem Ergebnis feststellen. Der geringe Aufwand macht das Verfahren auch für kleine und mittelständische Unternehmen bei bestehenden Produkten und in der Produktentwicklung interessant. Es kann zum Beispiel die Sicherheit erhöhen, dass Bauteile die Freigabeprüfungen der deutschen Bauaufsicht bestehen. Die Erkenntnisse des Forschungsvorhabens können in eine harmonisierte Europäische Norm für alternative Brenn- und Kraftstoffe einfließen.

Das IGF-Vorhaben 19687 N der Forschungsvereinigung Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V. – DGMK, Überseering 40, 22297 Hamburg wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Der Abschlussbericht des Forschungsprojekts steht auf der Website https://dgmk.de zum Download zur Verfügung.

Die OWI Science for Fuels gGmbH ist eine unabhängige und gemeinnützige Forschungseinrichtung. In Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung forscht und entwickelt OWI Konzepte und Technologien auf den Gebieten der energieeffizienten Nutzung flüssiger konventioneller und alternativer Brenn- und Kraftstoffe sowie innovativer Effizienztechnologien. Das Ziel sind technisch ausgereifte, treibhausgas- und emissionsarme Lösungen für die Wärmeerzeugung und Mobilität von Morgen. OWI ist ein An-Institut der RWTH Aachen und versteht sich als Mittler zwischen Grundlagenforschung und Anwendung. Im Rahmen des Technologietransfers bearbeitet OWI sowohl aus öffentlichen Fördermitteln finanzierte Projekte als auch industrielle Forschungsaufträge. Zu den Kunden gehören beispielsweise Hersteller von Haushaltsheizungen, Unternehmen der Automobilzulieferindustrie, der Mineralölwirtschaft und der Thermoprozesstechnik.

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