Det Fischer-Tropsch-prosessen involverer reduksjonen av heterogen katalyse av karbonmonoksid (CO) ved hjelp av hydrogen (H 2 ) for å konvertere dem til hydrokarboner . Ved denne kjemiske prosessen , de mest vanlige katalysatorer er jern , kobolt eller ruthenium , i tillegg til nikkel , men de sistnevnte vil ha en tendens til å danne metan (CH 4-) (vi snakker da om metanering ). Fordelen med konverteringen er å produsere syntetisk råolje fra kull eller gass . Denne prosessen har veldig god avkastning, men krever svært tunge investeringer , noe som gjør den økonomisk sårbar for svingninger i oljeprisen .
Fischer-Tropsch-prosessen som oppdaget av de to oppfinnerne er skjematisk som følger:
(2 n + 1) H- 2 + n CO → C n H 2 n 2+ N H 2 OAndre hydrokarboner dannes også i store mengder: 1- alkener samt spor av alkoholer , ketoner , aldehyder og estere . Den reaktive blandingen av karbonmonoksid og hydrogen kalles syntesegass eller syngas . Den resulterende produksjonen, som er i form av voks som er fast ved romtemperatur eller en flytende blanding av hydrokarboner , transformeres deretter ved en prosess som kalles hydroisomerisering for å oppnå ønsket syntetisk drivstoff (for det meste gassolje og bensin ). Den detaljerte mekanismen for kjedeutbredelse ble bekreftet i 1981 av Robert C. Brady III og R. Pettit fra University of Texas .
Fischer-Tropsch-reaksjonen er en svært eksoterm reaksjon på grunn av en standard reaksjonsentalpi (ΔH) på −165 kJ / mol CO kombinert.
V oir forgassing , syntesegass eller produsert gass og dampreformering .
Oppfinnelsen av Fischer-Tropsch-prosessen dateres tilbake til 1923, som tilsvarer innleveringsdatoen for det første patentet som ble tildelt to tyske forskere, Franz Fischer og Hans Tropsch , som jobbet for Kaiser Wilhelm Institut i Mülheim an der Ruhr , på den tiden dedikert til valorisering av kull.
Denne prosessen er basert på katalytisk reduksjon av karbonoksider av hydrogen for å omdanne dem til hydrokarboner. Dens interesse er å produsere en blanding av hydrokarboner som deretter hydrokrakkes ( hydroisomeriseres ) for å tilveiebringe syntetisk flytende drivstoff (synfuel) fra kull, gass eller mer nylig biomasse.
Denne prosessen ble utviklet og utnyttet under andre verdenskrig av Tyskland , fattig i olje og i oljekolonier, men rik på kull, for å produsere flytende drivstoff, massivt brukt av tyskerne og japanerne under konflikten. Dermed ble opprettet det første pilotanlegget av Ruhrchemie AGS i 1934 og industrialisert i 1936. I begynnelsen av 1944 produserte Det tredje riket omtrent 124 000 fat per dag drivstoff fra kull, som representerte mer enn 90% av dets behov. luftfartsbensin og mer enn 50% av landets totale drivstoffbehov. Denne produksjonen kom fra 18 direkte kondenseringsanlegg, men også fra ni små FT-anlegg, som produserte rundt 14 000 fat per dag.
Den Japan også forsøkt å fremstille brennstoffer fra kull, er produksjonen foregår hovedsaklig ved karbonisering ved lav temperatur, en meget effektiv men enkel prosess. Imidlertid kjøpte Mitsui- selskapet en lisens for Fischer-Tropsch-prosessen fra Ruhrchemie til å bygge tre fabrikker i Miike , Amagasaki og Takikawa , som aldri nådde sin nominelle kapasitet på grunn av designproblemer. I 1944 produserte Japan 114.000 tonn drivstoff fra kull, men bare 18.000 av disse ble laget ved hjelp av Fischer-Tropsch-prosessen.
Mellom 1944 og 1945 ble tyske og japanske fabrikker sterkt skadet av allierte bombinger, og flertallet ble demontert etter krigen.
De tyske forskerne som hadde utviklet Fischer-Tropsch-prosessen ble fanget av amerikanerne og syv av dem ble sendt til USA som en del av Operation Paperclip . Men etter struktureringen av oljemarkedet og det kraftige prisfallet, forlot USA forskning og Fischer-Tropsch-prosessen falt i bruk. Imidlertid gjenvunnet han interesse for Sør-Afrika i løpet av 1950-tallet , etter isolasjonen av landet etter dets apartheidpolitikk : dette landet, som hadde rikelig med kullressurser, bygde høyeffektive miner. Mekaniserte ( Sasol ) som leverer CTL-enheter ( Coal to Liquids ), produksjonen av disse er basert på to forskjellige Fischer-Tropsch-synteser:
Produksjonen var tilstrekkelig til å forsyne den med drivstoff til veien. I 2006 dekket disse enhetene rundt en tredjedel av Sør-Afrikas behov, og Sasol har blitt en av verdens spesialister på dette feltet.
Etter det første oljesjokket i 1973 , som fikk prisen på råolje til å stige, prøvde flere selskaper og forskere å forbedre den grunnleggende Fischer-Tropsch-prosessen, som ga opphav til et bredt utvalg av lignende prosesser., Gruppert under Fischer-Tropsch. syntese eller Fischer-Tropsch kjemi seksjon.
Det var på 2000-tallet og økningen i oljeprisen at prosessen gjenvunnet økonomisk interesse. Siden 2007 har USAs forsvarsdepartement deltatt i utviklingen av industrien for syntetisk drivstoff fra kull ved Fischer-Tropsch-prosessen for å redusere avhengigheten av petroleum.
Siden 2006 gjennomfører en Boeing B-52 Stratofortress of the US Air Force tester med rent Fischer-Tropsch drivstoff. Året før ble en B-1 bombefly modifisert for å fungere på en blanding av syntetisk drivstoff. De svært høye prisene på disse drivstoffene begrenser dem til bruk i liten skala ( $ 20 per gallon for rent drivstoff og $ 4,62 for blanding).
Det generelle prinsippet for Fischer-Tropsch-reaksjonen har blitt sterkt beriket siden begynnelsen, og har gitt opphav til mer generiske prosesser og navn, som CTL ( Coal to Liquids ), GTL ( Gas to Liquids ), BTL ( Biomass) to Liquids ), noen ganger generisk beskrevet som "xTL".
De økende vanskeligheter med å levere olje, samt prisoppgangen på dette råmaterialet, antyder en fornyet interesse for denne applikasjonen i land der det er rikelig med kull. Det har ulempen med en CO 2 -balanseveldig tung som imidlertid kan begrenses ved å implementere løsninger for fangst og geologisk binding av denne CO 2. Den samlede energieffektiviteten til denne teknologien forblir også et svakt punkt.