{"id":106283,"date":"2022-03-17T07:35:00","date_gmt":"2022-03-17T06:35:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=106283"},"modified":"2022-03-15T11:16:32","modified_gmt":"2022-03-15T10:16:32","slug":"huttengase-als-rohstoff-fur-grunes-methanol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/huttengase-als-rohstoff-fur-grunes-methanol\/","title":{"rendered":"H\u00fcttengase als Rohstoff f\u00fcr gr\u00fcnes Methanol"},"content":{"rendered":"\n

<\/h2>\n\n\n\n\n\n
\"Demonstrationsanlage<\/a>
Demonstrationsanlage am Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen. \u00a9 Fraunhofer UMSICHT<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Die Stahlindustrie ist mit gut 6 Prozent einer der gr\u00f6\u00dften Treibhausgasemittenten in Deutschland[1]<\/sup>. Mitverantwortlich sind die bei der Stahlproduktion entstehenden H\u00fcttengase. Sie enthalten u.a. Wasserstoff (H2<\/sub>), Stickstoff (N) und Kohlenstoffdioxid (CO2<\/sub>) und werden zumeist thermisch verwertet oder abgefackelt \u2013 unter Freisetzung gro\u00dfer Mengen CO2<\/sub>. Werden die H\u00fcttengase stattdessen stofflich verwertet und im Kreislauf gef\u00fchrt, birgt das ein enormes Potenzial auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie. Genau hier setzt die Arbeit der Forschenden des Fraunhofer UMSICHT an: Es ist ihnen gelungen, die Herstellung von Methanol auf Basis von Wasserstoff und Gasen zu demonstrieren, die in ihrer Zusammensetzung H\u00fcttengasen entsprechen.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der j\u00fcngste Erfolg war die kontinuierliche Methanolproduktion mithilfe einer Demonstrationsanlage \u00fcber einen Zeitraum von f\u00fcnf Wochen. \u00bbZun\u00e4chst lief die Anlage 20 Tage lang auf Basis von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff, da dies dem Auslegungspunkt der Anlage entspricht. Im Anschluss daran haben wir die Zusammensetzung des Feedgases variiert und die Anteile von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Wasserstoff an die Zusammensetzung von H\u00fcttengasen angepasst\u00ab, erkl\u00e4rt Dr. Andreas Menne, Leiter der Abteilung Low Carbon Technologies am Fraunhofer UMSICHT. Insgesamt wurden w\u00e4hrend dieser Versuchsreihe 1.700 Liter Rohmethanol \u2013 das entspricht etwa 1.000 Litern Methanol \u2013 gewonnen.<\/p>\n\n\n\n

Vom Laborma\u00dfstab zur Demonstrationsanlage<\/h3>\n\n\n\n
\"\"<\/a>
Vereinfachtes Flie\u00dfbild der Demonstrationsanlage zur Methanolsynthese inklusive faseroptischer Temperaturmessung. \u00a9 Fraunhofer UMSICHT<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Das Fraunhofer UMSICHT forscht bereits seit \u00fcber f\u00fcnf Jahren an dem Thema Methanolsynthese aus H\u00fcttengasen. Am Anfang musste eine Basis f\u00fcr die Praxisversuche geschaffen werden, indem der Einfluss der Betriebsparameter Druck, Temperatur und Gasmengenstrom bei unterschiedlichen Gaszusammensetzungen untersucht wurde. \u00bbDadurch haben wir weitreichende Erkenntnisse zum Verhalten des Katalysators erhalten, auf die wir im sp\u00e4teren Verlauf aufgebaut haben\u00ab, erkl\u00e4rt Andreas Menne. Parallel dazu haben die Forschenden Modelle entwickelt, um den Prozess der Methanolsynthese simulieren zu k\u00f6nnen. Es folgten erste vielversprechende Versuche im Labor und die Skalierung \u2013 die gr\u00f6\u00dfere Laboranlage hatte bereits eine Produktionskapazit\u00e4t von 50 ml Methanol pro Stunde.<\/p>\n\n\n\n

Die aktuell betriebene Demonstrationsanlage schafft 2 Liter pro Stunde. Sie basiert im Kern auf einer vorhandenen Containeranlage, die bereits \u00fcber wesentliche Merkmale einer Produktionsanlage \u2013 Kreislauff\u00fchrung nicht umgesetzter Einsatzgase und Reaktork\u00fchlung \u00fcber einen Siedewasserkreislauf \u2013 verf\u00fcgte. <\/p>\n\n\n\n

\u00bbUm die Prozesse weiter zu optimieren, haben wir Simulation und experimentelle Untersuchungen im Demonstrationsma\u00dfstab zusammengef\u00fchrt\u00ab, so Andreas Menne<\/strong>. \u00bbDie Ergebnisse der Prozesssimulation bilden die Realit\u00e4t sehr genau ab. Wir sind in der Lage, Wirtschaftlichkeit und CO2<\/sub>-Ersparnis auszurechnen und damit perspektivisch den Betrieb einer Produktionsanlage zu optimieren.\u00ab<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Betrieb mit realen H\u00fcttengasen<\/h3>\n\n\n\n
\"Vereinfachtes<\/a>
Vereinfachtes Flie\u00dfbild der Demonstrationsanlage zur Methanolsynthese inklusive faseroptischer Temperaturmessung.
In der Demonstrationsanlage sind entlang der Reaktorachse 36 Messstellen installiert. Sie erlauben eine detaillierte Auswertung der Katalysatoraktivit\u00e4t.
\u00a9 Fraunhofer UMSICHT<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Anders als die Laboranlagen, die bereits mit Flaschengasen und gereinigten H\u00fcttengasen betrieben wurden, arbeitet die Demonstrationsanlage bisher nur mit Flaschengasen. Als n\u00e4chstes steht daher der Einsatz von H\u00fcttengase auf dem Plan. Hiervon verspricht man sich nochmals weitere Erkenntnisse f\u00fcr die Auslegung und den Betrieb einer Produktionsanlage. \u00bbGleichzeitig m\u00f6chten wir die Ergebnisse aus der Prozesssimulation und den Betrieb der Anlage noch weiter miteinander verbinden\u00ab, sagt Andreas Menne. Hierf\u00fcr wird zurzeit ein so genannte digitaler Zwilling der Anlage erstellt. Es soll k\u00fcnftig m\u00f6glich sein, die Anlage so zu steuern, dass vorausschauend auf schwankende Randbedingungen wie Wasserstoffverf\u00fcgbarkeit, Gasmengenstr\u00f6me und Gaszusammensetzungen reagiert werden kann. Auch k\u00f6nnten notwendige Wartungsintervalle, etwa um den Katalysator zu wechseln oder zu regenerieren, genau geplant werden.<\/p>\n\n\n\n

Nach dem Abschluss dieser Testphase im Februar 2022 wird die Demonstrationsanlage von ihrem aktuellen Standort am Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen in ein Duisburger Stahlwerk ins dortige Carbon2Chem\u00ae-Technikum umgesetzt. Hier wird sie unter Realbedingungen zun\u00e4chst bis zum Ende der Projektlaufzeit im Mai 2024 betrieben. Parallel dazu werden weitere Anlagenkapazit\u00e4ten aufgebaut, um zuk\u00fcnftig flexibel an m\u00f6glichen CO2<\/sub>-Quellen zum Thema Methanolsynthese arbeiten zu k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Methanolproduktion bindet CO2<\/h3>\n\n\n\n

Die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT zeigen sich sehr zufrieden mit den bisherigen Ergebnissen. Andreas Menne: \u00bbGelingt uns eine weitere Ma\u00dfstabsvergr\u00f6\u00dferung, besitzt die Technologie das Potenzial, enorme Mengen CO2<\/sub> aus Industriegasen zu binden und mit Methanol ein Produkt herzustellen, das gleichzeitig unsere Mobilit\u00e4t sichert und als Basischemikalie eingesetzt werden kann.\u00ab Indem die anfallenden Rohstoffe der einen Industrie in der n\u00e4chsten genutzt werden, entstehe ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf.<\/p>\n\n\n\n

[1]<\/sup> https:\/\/www.bmwi.de\/Redaktion\/DE\/Pressemitteilungen\/2021\/06\/20210621-spitzengespraech-der-stahlindustrie.html<\/a><\/sup><\/p>\n\n\n\n

\u00bbDank der Simulationen k\u00f6nnen wir einen technisch m\u00f6glichen Rahmen definieren\u00ab<\/h3>\n\n\n\n

In einem begleitenden Interview gehen die Fraunhofer-Experten Stefan Schl\u00fcter und Tim Schulzke ins Detail und geben interessante Hintergrundinformationen: Was sind die Herausforderungen auf dem Weg zur gro\u00dftechnischen Umsetzung einer nachhaltigen Methanolproduktion? Welche Bedeutung hat die Simulation f\u00fcr den realen Anlagenbetrieb?<\/p>\n\n\n\n

Zum Interview<\/a><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Weitere Informationen<\/h3>\n\n\n\n