CO2 nützlicher Rohstoff
Forscher wollen das klimaschädliche Kohlendioxid CO2 als Rohstoff für interessante Produkte für die Energiewirtschaft und die chemische Industrie etablieren.
Den Kohlendioxid-Ausstoß zu drosseln ist eines der zentralen Ziele, die auch die Bundesregierung mit ihrer Klimapolitik und der aufgelegten Nachhaltigkeitsstrategie verfolgt. Trotz aller Bemühungen, stiegen die Emissionen nach einer Studie des Umweltbundesamtes 2016 im Vergleich zum Vorjahr um etwa 4 Millionen Tonnen auf rund 906 Millionen Tonnen an. Energiewirtschaft und chemische Industrie gelten noch immer als Hauptverursacher des Klimagases. Im Kopernikus-Projekt P2X fördert die Bundesregierung daher vielversprechende Ansätze, den Klimakiller Nummer eins sinnvoll als Rohstoff oder Baustein für innovative Produkte in der Chemie- und Energiewirtschaft zu nutzen.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Vorhaben im Rahmen der Förderinitiative „Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2“ mit 30 Mio. Euro. Weitere 8,3 Mio. Euro werden von Industriepartnern beigesteuert. „Mit unserer Maßnahme tragen wir dazu bei, langfristig einen Strukturwandel unserer Industrie einzuleiten – weg vom Öl und hin zu einer grünen Wirtschaft", sagte Bundesforschungsministerin Johanna Wanka bei der Eröffnung der 3. Statuskonferenz der Förderinitiative Anfang April in Berlin.
Mit Strom CO2 in Kohlstoffverbindungen verwandeln
Experten sind sich einig: CO2 könnte als Quelle für Kohlenstoff die teure und endliche Ressource Erdöl zum Großteil bei der Herstellung von Chemikalien und Kunststoffen ersetzen. Im Kopernikus-Projekt P2X werden daher die Kompetenzen aus Energiewirtschaft und chemischer Industrie auf dem Feld der sogenannten „Co-Elektrolyse“ gebündelt. Dabei wird Kohlendioxid mithilfe regenerativ erzeugten Stroms zu Kohlenstoff verwandelt. Mit der RWTH Aachen, dem Forschungszentrum Jülich und der Dechema sind insgesamt 17 Forschungseinrichtungen, 26 Industrieunternehmen sowie drei zivilgesellschaftliche Organisationen an dem visionären Projekt beteiligt. Erste Ergebnisse der dabei zur Anwendung kommenden sogenannten Power-to-X-Technologie stellten die Forscher kürzlich im Fachjournal „Angewandte Chemie“ vor.
Hochtemperaturfestoxidzellen-Probe für den Einbau im Teststand.
"Königsweg" in der Frühphase
Die im Rahmen von P2X erforschte Hochtemperatur-Co-Elektrolyse gilt als "Königsweg zur Herstellung von grünem“Synthesegas". Das Verfahren befindet sich allerdings noch im Frühstadium der Entwicklung. "In P2X erforschen wir eine vollkommen neue Wertschöpfungskette mit CO2 als Ausgangsstoff, die im Vergleich zu einem reinen Wasserstoffkreislauf, der sogenannten Wasserstoffwirtschaft, zusätzliche Funktionen wie die Verwertung von Kohlendioxid und geschlossene Kohlenstoffkreisläufe ermöglicht", erläutert einer der Projektkoordinatoren Rüdiger A. Eichel.
Synthesegas mit Potenzial
Bei dem sogenannten "Power-to-Syngas"-Verfahren wird Wasserdampf und Kohlendioxid zu Synthesegas umgewandelt. Das Gemisch aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff eignet sich als universell einsetzbares Zwischenprodukt, weil es mit Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bereits alle nötigen Elemente enthält, die für eine Weiterverarbeitung zu hochwertigen Chemikalien wie Ammoniak und Methanol erforderlich sind. Sie bilden beispielsweise die Basis von Kunstharzen aber auch Düngemitteln sowie Kraftstoffzusätzen und Kraftstoffen.
Aufreinigung des Synthesegases entfällt
Im Vergleich zur konventionellen Herstellung von Synthesegas wie aus dem fossilen Rohstoff Kohle, könnte die Co-Elektrolyse von CO2 wesentlich dazu beitragen, die Treibhausgas-Emission signifikant zu reduzieren. Außerdem: Das Endprodukt ist bereits frei von Schwefel- und Stickstoffkomponenten, die sonst für die Weiterverarbeitung aufwendig entfernt werden müssen, Beim "Power-to-Syngas"-Verfahren fällt die aufwendige Reinigung im Nachgang weg, was wiederum Zeit und Kosten sparen kann.
bb
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