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Neue Verfahrenstechnik zur Umsetzung von Kohlendioxid mit Wasserstoff

BASF, die Linde Group und ThyssenKrupp wollen eine umweltfreundliche und wettbewerbsfähige Basis für die Nutzung des Klimagases Kohlendioxid (CO2) in großem Maßstab schaffen. Ziel ist es, durch eine innovative Verfahrenstechnik Kohlendioxid als Rohstoff einzusetzen und zu verwerten - mit positiven Effekten für den Klimaschutz. Gemeinsam mit der BASF-Tochtergesellschaft hte AG und den Wissenschaftspartnern VDEh-Betriebsforschungsinstitut in Düsseldorf und Technische Universität Dortmund entwickeln die Unternehmen einen zweistufigen Prozess: Im ersten Schritt werden mit einer neuartigen Hochtemperatur-Technologie aus Erdgas Wasserstoff und Kohlenstoff hergestellt. Dabei wird im Vergleich zu anderen Verfahren besonders wenig CO2 erzeugt. Anschließend werden große Mengen CO2 - auch aus anderen industriellen Prozessen - mit diesem Wasserstoff zu Synthesegas umgesetzt. Synthesegas, ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, ist ein wichtiges Grundprodukt für die chemische Industrie und eignet sich zudem zur Herstellung von Kraftstoffen.  Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt im Rahmen der Fördermaßnahme "Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz - Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2". Das auf drei Jahre angelegte Projekt ist am 1. Juli 2013 gestartet.

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"Wir sehen in der Methanspaltung eine hervorragende Ergänzung zu unserem bestehenden Technologieportfolio und zu unserem Gasegeschäft in den Bereichen Wasserstoff, CO2 und Synthesegas. Im Vergleich zu Standardverfahren der Wasserstoffproduktion zeichnet sich diese neue Technologie durch eine höhere Energieeffizienz und eine Halbierung der CO2-Emissionen aus. Dabei haben wir sowohl den industriellen Kundenkreis als auch die Wasserstoffmobilität im Blick", sagte Dr.-Ing. Harald Ranke, Leiter Clean Energy Technology bei Linde.

Stoffliche Nutzung von Kohlendioxid wird erschlossen

Der Projektansatz hat folgende Vorteile:

  • Erdgas ist als Ressource in großen Mengen verfügbar und besitzt zum Beispiel im Vergleich zu Biomasse günstigere Anteile von Wasserstoff und Kohlenstoff.
  • Die Erdgasspaltung erfolgt rein thermisch ohne Zufuhr von Sauerstoff oder Wasser.
  • Dies ermöglicht die Produktion von Wasserstoff sowie von festem Kohlenstoff zur potenziellen Verwendung in der Koks- und Stahlindustrie als Ersatz für Steinkohle.
  • In einem weiteren innovativen katalytischen Verfahrensschritt wird Kohlendioxid mit dem aus der Erdgasspaltung gewonnenen Wasserstoff zu Synthesegas umgesetzt.
  • Der Prozess läuft bei sehr hohen Temperaturen ab, die entsprechend große Menge an Abwärme wird durch das neuartige Reaktorkonzept direkt im Prozess wieder eingesetzt.
  • Die Technologie ist geeignet für die großtechnische Produktion.

Branchenübergreifende Zusammenarbeit als Erfolgsfaktor

Die BASF koordiniert das Gemeinschaftsprojekt und führt gemeinsam mit hte die experimentellen Forschungstätigkeiten zur Gasspaltung und Katalysatorentwicklung für die Synthesegasherstellung durch. Darauf aufbauend wollen die Partner ein Gesamtkonzept für die Einbindung der neuen Technologie in existierende Chemie- und Stahlstandorte entwickeln. Verantwortlich für den Anlagenbau sind Linde und ThyssenKrupp Uhde. Die Aufbereitung und Erprobung des Kohlenstoffs für den Einsatz in der Stahlindustrie liegt im Verantwortungsbereich der ThyssenKrupp Steel Europe und ihrer Tochtergesellschaft KBS.

"Wir sind uns der Erwartungshaltung aller Beteiligten im Hinblick auf die großtechnische Realisierung des Technologieansatzes bewusst. Entscheidend für den technischen und wirtschaftlichen Erfolg wird die branchenübergreifende Zusammenarbeit von Anlagenbau, Chemie-, Gase- und Stahlindustrie in unseren Projektteams sein", erklärt Dr.-Ing. Volker Göke, Projektleiter bei Linde Clean Energy Technology.

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