Methanol ist eine der wichtigsten Ausgangsstoffe in der chemischen Industrie. Die farblose, leicht entzündbare und nach Alkohol riechende Flüssigkeit ist die Basis für die Herstellung von Farben und Lacke sowie Kraftstoff. Der weltweite Bedarf an Methanol betrug 2015 etwa 65 Millionen Tonnen. Diese Basischemikalie, bestehend aus Kohlenstoffmonoxid, sowie Wasser- und Sauerstoff, basiert jedoch auf endlichen Ressourcen wie Erdöl, Erdgas oder Kohle. Um den Verbrauch der fossiler Rohstoffe bei der Methanolherstellung zu reduzieren wollen Forscher unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in den kommenden Jahren ein nachhaltiges Verfahren zur Herstellung von Methanol entwickeln.
Organische Reststoffe der Industrie nutzen
Das nun gestartete Verbundprojekt „Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese - OptiMeOH“ will dafür Biomasse als nachhaltige Kohlenstoffquelle nutzbar machen. Auch das in der industriellen Produktion als Nebenprodukt anfallende Kohlendioxid haben die Forscher im Visier. Vorzugsweise sollen organische Reststoffe aus der Industrie und der kommunalen Entsorgung verwendet werden.
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine innovative Prozesskette zur Synthese von Methanol zu entwickeln, bei der auf fossile Rohstoffe entweder ganz verzichtet werden kann oder aber Kohlendioxid aus fossilen Quellen mehrfach Verwendung findet. „Die Kohlenstoffausnutzung und Ressourceneffizienz werden dadurch deutlich verbessert“, sagt Siegfried Bajohr, der am Engler-Bunte-Institut des KIT das Arbeitsgebiet katalytisch-chemische Verfahren der Brennstoffwandlung leitet.
Biomasse unter hohem Druck vergären
Im Fokus der theoretischen und experimentellen Untersuchungen stehen unter anderem auch die energiesparende Biogaserzeugung durch Druckfermentation - die Vergärung von Biomasse unter hohem Druck von 30 bar und mehr -, sowie ein neuartiges Reaktorkonzept zur Methanolsynthese und ein innovatives Verfahren zur Aufbereitung von Industriegasen durch die chemische Gaswäsche mit ionischen Fluiden. „Eine unserer Hauptaufgaben ist es, zu untersuchen, wieviel Treibhausgas durch verfahrenstechnische Verbesserungen eingespart werden kann“, sagt Chemieingenieurin Nike Trudel vom KIT.
Praxistest im Industriepark
Die im Rahmen von OptiMeOH entwickelte Verfahren soll schließlich unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten mit etablierten Prozessen verglichen und bewertet werden. Dafür soll die Technologie in zwei unterschiedliche Industriestandorte - einen großen Industriepark und eine dezentral gelegene Anlage - integriert und beurteilt werden. „Der Prozess wird ganzheitlich bilanziert, sein Wirkungsgrad und seine Ökobilanz werden mit den Methanol-Herstellungsprozessen basierend auf Kohle, Erdöl oder Erdgas verglichen“, erklärt Bajohr.
In dem bis Ende 2019 laufenden Verbundvorhaben arbeiten Forscher des KIT mit der Forschungsstelle vom Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW-), der Universität Stuttgart, der TU Kaiserslautern und drei Industriepartnern, darunter die Höchst KG, zusammen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „CO2Plus - Stoffliche Nutzung von CO2 zur Verbreiterung der Rohstoffbasis“ mit 1,4 Mio. Euro unterstützt. Weitere 300.000 Euro stellen die Industriepartner zur Verfügung.
