Elektrifizierung und Dekarbonisierung der chemischen Industrie

MCI-Forschungsteam arbeitet im Rahmen des EU-Projekts ēQATOR gegen CO2-Emissionen im Chemiesektor

Die Kohlenstoffdioxidemissionen aus der konventionellen, chemischen Produktion sind ein wesentlicher Beitrag zu den gesamten Emissionen von Treibhausgasen. Unter diesen Chemikalien ist Methanol eine wichtige Grundchemikalie, die in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt und in der Regel aus Synthesegas gewonnen wird. Die derzeitige Herstellung von Synthesegas bedeutet aber einen hohen Energiebedarf in Form von Prozesswärme. In der Regel wird diese Wärme durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt, was etwa 10% der CO2-Emissionen des Sektors Industrie ausmacht. Die Reduktion dieser Emissionen ist entscheidend, um Klimaziele zu erreichen und den grünen Wandel voranzutreiben.

Das MCI-Forschungsteam um Prof. Lukas Möltner und Verena Schallhart, MSc, ist Teil des von Horizon Europe finanzierten ēQATOR-Projekts. Dieses Projekt bringt ein Konsortium aus 15 europäischen Industrie- und Forschungspartnern zusammen, das von der norwegischen Forschungsorganisation SINTEF koordiniert wird. Das Hauptziel von ēQATOR besteht darin, eine skalierbare Reaktor--/Katalysatortechnologie zu entwickeln, die die CO2-Effizienz der Umwandlung von Biogas in Synthesegas steigert. Die Schlüsselinnovation liegt in der Entwicklung von Katalysatoren, die elektrisch beheizt werden können, entweder durch Widerstands- oder Mikrowellenbeheizung. Die am MCI gemeinsam mit Partnern wie  z.B. Keramik Innovation Berthold durchgeführte Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Materialien und Reaktortechnologien für die Widerstandsbeheizung. Durch die direkte Beheizung des Katalysators anstelle des Prozessgases können die Reaktoren erheblich verkleinert und der Energiebedarf reduziert werden. Darüber hinaus führt die Nutzung von Strom aus erneuerbaren Quellen anstelle von fossilen Brennstoffen zu einer erheblichen Reduzierung der CO2-Emissionen. Es wird davon ausgegangen, dass durch den Einsatz der ēQATOR-Technologie 60-80% der CO2-Emissionen im Vergleich zu den derzeitigen Verfahren eingespart werden können.

Das Projekt begann am 1. Juni 2022 und läuft bis zum 30. November 2025. Beim vierten Treffen der Projektpartner vom 10. bis 11. Oktober 2023 in Lyon konnten die bereits erzielten Fortschritte gezeigt werden. Mehrere Katalysatoren wurden getestet, Reaktoren im Labormaßstab sind in Betrieb und eine Pilotanlage befindet sich in der Detailplanung. Des Weiteren wurden verschiedene Prozessführungen entwickelt und durch Simulationen getestet. Die technischen Fortschritte werden durch eine umfassende Nachhaltigkeitsbewertung ergänzt, welche die technisch-wirtschaftliche Machbarkeit, die Auswirkungen auf die Umwelt sowie Überlegungen zur Gesellschaft und zur ländlichen Entwicklung einbezieht.

Von der Senkung des Energieverbrauchs und der Kohlenstoffdioxidemissionen bis hin zur Wegbereitung für nachhaltige chemische Prozesse hat die ēQATOR-Technologie das Potenzial, die elektrisch beheizte Reaktortechnologie in der chemischen Industrie grundlegend zu verändern.

Basierend auf der Pressemitteilung von Eva Kopf: https://idw-online.de/en/news815665