Kohlenstoffdioxid
18.10.2016

Grüne Chemie durch CO2-Recycling

Foto: ZSW
Das ZSW forscht seit vielen Jahren an Gasprozessen, wie hier an der 250-Kilowatt-Forschungsanlage, die 2012 in Betrieb gegangen ist.

Ausgerechnet das bei Umweltschützern als Klimakiller Nummer Eins verrufene Kohlendioxid könnte als Rohstoff in Chemieprozessen helfen, die globale Erwärmung zu bremsen. Forscher wollen das Verfahren zur Wirtschaftlichkeit bringen.

 

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Kohlenstoffdioxid (CO2) ist Hauptverursacher des menschengemachten Klimawandels. Doch das Gas hat auch eine gute Seite. In der Chemieindustrie kann es als Rohstoff dienen. Forscher vom Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoffforschung Baden-Württemberg (ZSW) wollen dazu eine neues Verfahren entwickeln und eine entsprechende Anlage bauen, wie aus einer am Dienstag veröffentlichten Mitteilung hervorgeht. Neben dem Stuttgarter ZSW sind das Institut für Polymerchemie der Universität Stuttgart sowie das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg an dem von Bundesbildungsministerin Johanna Wanka mit 750.000 Euro geförderten Projekt beteiligt.

Grundsätzlich neu ist die Idee nicht. Die Gewinnung von CO2 aus der Luft wurde bereits in einer Reihe von Projekten weltweit getestet, darunter in Kanada und in der Schweiz. Das deutsche Projektteam will diese Verfahren jetzt miteinander vergleichen und testen, welches das wirtschaftlichste ist. Dazu soll eine Testanlage gebaut werden. 

 

Aus der Luft gegriffen

Große Mengen CO2 fallen in der Industrie an – bei der Verbrennung von Erdgas, Öl und Kohle. Die Wissenschaftler wollen die Kohlenstoffe aus der Luft ziehen und in Chemieprozessen einsetzen. Dort wird zum Beispiel Methanol bei der Diesel- und Benzinproduktion oder bei der Herstellung von Kunstoffen in großen Mengen benötigt. „Wir wollen zeigen, dass chemische Schlüsselverbindungen wie Methanol, Dimethyl-Ether und Propylen perspektivisch über den rein regenerativen Weg aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden können“, erläutert Projektleiter Ulrich Zuberbühler, stellvertretender Leiter des ZSW-Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren.

Um mit CO2 erneuerbares Methanol für die Produktion von Benzin, Diesel und Kerosin herzustellen, wird noch ein zweites Gas benötigt: Wasserstoff. Dieser kann durch elektrischen Strom aus Wasser hergestellt werden. Der Strom soll aus Wind- oder Sonnenkraftwerken gewonnen werden und Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegen. Wasserstoff kann dann wiederum in mehreren Schritten mit CO2 zu Methanol reagieren. Bei der Verbrennung von Ökosprit werden zwar immer noch Treibhausgase frei, aber unterm Strich weniger als bei der Verbrennung von Fossilen.

 

Speicher für Erneuerbare

Nach Plan des ZSW-Projektleiters Zuberbühler soll das Recycling von CO2 außerdem einen Beitrag zur globalen Energiewende leisten. Zuberbühler sieht vor allem eine Chance für entlegenere Gebiete: „Windkraftbetreiber an der chilenischen Küste etwa könnten ihren Strom in einer Power-to-Gas-Anlage vor Ort in die regenerativen Kraftstoffe Wasserstoff und Methan umwandeln“, berichtet er. „Das für die Methanisierung notwendige CO2 ließe sich aus der Luft anreichern und müsste nicht aus mehreren tausend Kilometern Entfernung antransportiert werden. Nicht einmal der Bau von Stromleitungen wäre nötig, weil der Strom in einen chemischen Energiespeicher umgewandelt wird“, sagt der Projektleiter.  

Das sogenannte Power-to-Gas-Verfahren löst damit eines der Kernprobleme der Energiewende. Bei heftigem Wind und viel Sonne speisen Grünstromanlagen manchmal mehr Strom ins Netz ein als nötig. Andererseits ist in Zeiten von Flauten und Dunkelheit kein Grünstrom im Netz. Durch die Umwandlung von Grünstrom in Gase oder Flüssigkeiten ließe sich Ökostrom in großem Stil speichern. Zusätzlich kann zur CO2-Erzeugung die Abwärme aus dem Elektrolyse- und Methanisierungsprozess genutzt werden. Dadurch würde der Energiebedarf des Verfahrens insgesamt sinken. Unterm Strich könnte das Treibhausgas CO2 – das theoretisch unbegrenzt vorhanden ist – damit sogar das Klima schützen.

 

Jana Kugoth
Keywords:
CO2 | Klimaschutz | Klimagase | Chemie | Kraftstoffe | Power-to-gas | Power-to-Liquid | Erdgas | Kunststoffe | Ökostrom
Ressorts:

Kommentare

Schon lange zeigen die Forscher von ZSW und IWES, dass man Kohlenwasserstoffe aus H2 und CO2 generieren kann. Frage ist aber, ob dies wirklich zielführend ist. Schon die Produktion von Wasserstoff kostet einen Teil der eingesetzten elektrischen Energie - bei PEM-Elektrolyse bis 50%! Es gibt durchaus Bedarf für Wasserstoff in der Industrie, doch das geht billiger mit Erdgas-Reforming. Würde der Wasserstoff nach erfolgter Elektrolyse direkt in separaten Gasnetzen genutzt werden (Wasserstoff statt Erdgas in einem Stadtviertel beispielsweise) könnten dort installierte PEM Brennstoffzellen die Häuser mit Wärme und Strom versorgen - es wäre sogar mehr Strom als dort benötigt wird. Dieser Überschuss kann in Wärmepumpen oder zur Netzstabilisierung bei Windflaute genutzt werden. Speicher wäre dann die Wasserstoff-Gasleitung und die Heizungspufferspeicher. Auch BZ-PKW sind eine Alternative zu Batterien ohne entsprechende Reichweite. Alleine die Umstellung des Erdgasnetzes auf Wasserstoff und die vorgelagerte Reformierung des bisher eingesetzten Erdgases zu Wasserstoff hat das Potential den Primärenergiebedarf in Deutschland zu halbieren und das Stromnetz komplett zu stabilisieren. Das würde nur einen Bruchteil dessen kosten, was wir derzeit in Sachen Energiewende und Gebäudedämmung ausgeben sollen. Aber scheinbar verharrt die Politik lieber beim Altbekannten (Stromspeicher und Kohlenwasserstoffe) als echte Innovationen zu fördern.

Es würde doch schon erheblich helfen, wenn die vorhandenen Erdgas-Verteilnetze für eine erhöhte Beimischung von Wasserstoff (heute < 10%) ertüchtigt würde und neue Erdgas-Verteilnetze gleich für H2-Beimischungen von 25% und mehr ausgelegt würden, wenn das mit vertretbaren Kosten technisch machbar ist. Gibt es seriöse Studien dazu?

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