{"id":56402,"date":"2018-09-11T07:40:56","date_gmt":"2018-09-11T05:40:56","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=56402"},"modified":"2021-09-09T21:33:28","modified_gmt":"2021-09-09T19:33:28","slug":"rheinisches-win-win","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/rheinisches-win-win\/","title":{"rendered":"Rheinisches Win-Win"},"content":{"rendered":"<p>Die Art und Weise, wie der Physiker Markus Oles den Rohstoffbegriff definiert, ist \u2013 vorsichtig formuliert \u2013 noch nicht konsensf\u00e4hig. Das giftige Kohlenmonoxid (CO) f\u00e4llt f\u00fcr ihn darunter, das Treibhausgas Kohlendioxid (CO<sub>2<\/sub>) ebenfalls. Der Widerspruch l\u00e4sst sich leicht aufl\u00f6sen: Oles ist beim gr\u00f6\u00dften deutschen Stahlkonzern, Thyssenkrupp, f\u00fcr Innovationsstrategie und Projekte zust\u00e4ndig. Er hat mit den H\u00fcttengasen \u2013 dazu z\u00e4hlen auch Wasserstoff (H2) und Stickstoff (N2) \u2013 viel vor. Aus diesen lassen sich Grundbausteine f\u00fcr D\u00fcnger, Kraft- und Kunststoffe wie Ammoniak, Methanol, Ethanol oder Isocyanate herstellen.<\/p>\n<p>Im Duisburger Stahlwerk entstehen j\u00e4hrlich etwa 5 Mio. t CO, 6,6 Mio. t CO2 und 0,1 Mio. t H2. Darin enthalten sind Kohlenstoffatome mit einem kumulierten Gewicht von ann\u00e4hernd 3,3 Mio. t. Daraus lie\u00dfen sich \u2013 so ein Rechenbeispiel \u2013 5 Mio. t bis 6 Mio. t Methanol herstellen. \u201eKlimaschutz pur\u201c, sagt Oles. Denn nutzten Chemiefirmen oder Raffinerien diesen Alkohol, brauchen sie weniger Erd\u00f6l und -gas.<\/p>\n<p>Carbon2Chem hei\u00dft das Projekt, an dem 17 Partner seit Fr\u00fchjahr 2016 arbeiten. Das Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) steuert gut 60 Mio. \u20ac bei. Die beteiligten Industriepartner wollen bis 2025 mehr als 100 Mio. \u20ac investieren. F\u00fcr die sp\u00e4tere kommerzielle Realisierung planen sie mit mehr als 1 Mrd. \u20ac.<\/p>\n<p>Koordiniert wird das Projekt von Vertretern des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Chemische Energiekonversion in M\u00fclheim, des Fraunhofer-Umsicht-Instituts in Oberhausen sowie Thyssenkrupp. Und es gibt Fortschritte. \u201eWir sind im Plan\u201c, so Oles. Seit dem Fr\u00fchjahr steht ein Technikum bereit, in dem Pilotanlagen getestet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Ein Anlagentyp ist die Gasreinigung. Bevor H\u00fcttengase stofflich verwertet werden, werden diese gereinigt. Der Anlagenbauer Linde hat im Technikum mit Thyssenkrupp Industrial Solutions eine moderne Gasreinigungsanlage erstellt. Dort wird aus Kokereigas reines H2 und aus Hochofen- und Konvertergas CO und CO2 gewonnen. Das erm\u00f6glich es, sp\u00e4ter das Verh\u00e4ltnis der Komponenten im Synthesegas zu steuern und an verschiedene Produktionsprozesse anzupassen.<\/p>\n<p>Die H\u00fcttengase werden zudem von Katalysatorgiften wie Schwefelverbindungen und Sauerstoff befreit. Das ist wichtig, weil alle geplanten sp\u00e4teren Umwandlungen Katalysatoren ben\u00f6tigen, die durch Begleitstoffe deaktiviert werden k\u00f6nnen. Auch Nitride k\u00f6nnen entfernt werden, da diese Harze ausbilden, die Kompressoren verstopfen k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Eine weitere Anlage ist die Wasserelektrolyse: Die H\u00fcttengase enthalten zu wenig H2. Sollen etwa 6 Mio. t Methanol hergestellt werden, w\u00fcrden 0,8 Mio. t Wasserstoff ben\u00f6tigt. Nur ein Achtel davon k\u00f6nnte aus H\u00fcttengasen stammen. \u201eDiese L\u00fccke von 0,7 Mio. t soll eine Wasserelektrolyse decken\u201c, sagt Wiebke L\u00fcke, Thyssenkrupp-Projektmanagerin. Elektrolysen sind energieintensiv und sollen \u2013 damit die Klimabilanz positiv bleibt \u2013 mit erneuerbarem Strom betrieben werden.<\/p>\n<p>Die Verf\u00fcgbarkeit von Solar- und Windstrom wird volatil bleiben. \u201eElektrolysen d\u00fcrfen dabei durch Lastwechsel keinen Schaden nehmen\u201c, betont die Elektrochemikerin L\u00fcke. Am Zentrum f\u00fcr Brennstoffzellentechnik in Duisburg wird daher die Stabilit\u00e4t von drei Elektrolyseursystemen gegen\u00fcber Lastwechsel, Kaltstarts und Start-Stopp-Zyklen langfristig getestet. Im Technikum l\u00e4uft bereits eine alkalische Elektrolyse im Pilotma\u00dfstab: An der Kathode bildet sich Wasserstoff, an der Anode Sauerstoff. \u201eDie Elektroden enthalten keine Edelmetalle, sondern Metalle wie Nickel\u201c, so L\u00fcke. Der Elektrolyseur kann mit bis zu 2 MW gefahren werden und st\u00fcndlich bis zu 40 kg Wasserstoff herstellen.<\/p>\n<p>Drei der katalytischen Umwandlungen laufen unter Federf\u00fchrung von Thyssenkrupp. Um Ammoniak herzustellen, \u201e\u00e4ndern wir die Rohstoffquellen, die Rohstoffe bleiben die gleichen\u201c, so Oles. Klassischerweise wird Luft zerlegt, um N2 zu gewinnen, H2 stammt aus Erdgas. K\u00fcnftig soll N2 aus Hochofengas und H2 aus Kokereigas oder der Elektrolyse kommen.<\/p>\n<p>Aus Ammoniak soll anschlie\u00dfend mit CO2 aus H\u00fcttengasen Harnstoff hergestellt werden. Dies ist ein wichtiger Bestandteil von Stickstoffd\u00fcnger.<\/p>\n<p>Methanol l\u00e4sst sich aus CO und H2 mit kobaltbasierten Katalysatoren herstellen. Thyssenkrupp will diese jetzt auch f\u00fcr die Reaktion mit CO2 nutzen, bei der allerdings Wasser als Nebenprodukt anf\u00e4llt. Das muss mit hohem Energieaufwand vom Methanol abgetrennt werden. Thyssenkrupp arbeitet hier mit der Schweizer Chemiefirma Clariant zusammen. Diese hat einen Katalysator im Portfolio, der neben CO auch CO2 als Reaktionspartner akzeptiert und wenig Wasser als Nebenprodukt erzeugt.<\/p>\n<p>Und es wird konkret: Am Umsicht-Institut findet das Scale-up der Laboranlage hin zur industriellen Umsetzung statt. Bis zu 50 l Methanol sollen in einer Pilotanlage dort t\u00e4glich hergestellt werden \u2013 unter kontrollierten Bedingungen mit synthetischen H\u00fcttengasen, also mit Gasgemischen, die gezielt hergestellt und auch gezielt f\u00fcr Versuchszwecke verunreinigt werden. Im Technikum soll diese Pilotanlage mit realen H\u00fcttengasen dann sp\u00e4ter Methanol produzieren.<\/p>\n<p>F\u00fcr drei weitere Umwandlungen sind die Chemiefirmen Covestro in Leverkusen und Evonik in Essen verantwortlich. Sie erzeugen erstens Alkohole: \u201eWir wollen aus Synthesegas \u2013 also aus CO, CO2 und H2 \u2013 Alkohole mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen erzeugen\u201c, erkl\u00e4rt die Chemikerin Dorit Wolf, die das Projekt bei Evonik koordiniert. Hierzu seien neue Verfahren und Katalysatoren notwendig. Denn wird Synthesegas nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren behandelt, es entstehen viele Substanzen, die mit hohem Aufwand getrennt werden m\u00fcssen. Die Aufgabe bestehe nun darin, die Katalysatoren so zu optimieren, dass sie m\u00f6glichst kein CO2 und auch keine ges\u00e4ttigten Kohlenwasserstoffe bilden, damit das Verfahren wirtschaftlich wird. Evonik arbeitet mit der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum und der RWTH Aachen zusammen. Wolf verweist auf erste Erfolge. \u201eMit neuen Katalysatoren konnten wir im Labor zeigen, dass es gelingt, die Produktivit\u00e4tsanforderungen zu erf\u00fcllen\u201c.<\/p>\n<p>Zweitens will Covestro CO aus H\u00fcttengasen in Phosgen umwandeln \u2013 als Baustein f\u00fcr Polycarbonate. Die Firma baut bereits CO, meist aus Erdgas gewonnen, in Phosgen ein. \u201eDas CO aus H\u00fcttengasen muss genauso sauber sein\u201c, sagt Karen Perrey, Chemieingenieurin bei Covestro, mit Blick auf den kohlenstoffbasierten Katalysator. Dieser ist gegen\u00fcber einigen Begleitstoffen der H\u00fcttengase empfindlich. Damit er k\u00fcnftig geringe Mengen davon tolerieren kann, versucht Covestro mit dem Max-Planck-Institut f\u00fcr Kohlenforschung, die Porenstruktur gezielt zu ver\u00e4ndern.<\/p>\n<p>Drittens geht es dem Chemieunternehmen darum, CO2 in Isocyanat einzubauen, einen Ausgangsstoff f\u00fcr Polyurethane. \u201eWir gehen hier neue Wege\u201c, sagt Jens Langanke, Katalysefachmann von Covestro. So gelang es im Institut f\u00fcr Technische und Makromolekulare Chemie an der RWTH Aachen bereits, mit einem Edelmetallkatalysator CO in einem kontinuierlichen Prozess zu Methylformiat umzuwandeln. Aus dieser Verbindung soll dann Toluolisocyanat (TDI) hergestellt werden \u2013 ein Isocyanat f\u00fcr weichen Polyurethanschaumstoff.<\/p>\n<p>Covestro und Evonik werden die Katalysatoren mit ihren Partner weiter optimieren und im Technikum mit realen H\u00fcttengasen testen. Noch sind viele Fragen offen: Welche Firma erh\u00e4lt welchen Anteil am Synthesegas? Wie lassen sich Stoff- und Energiestr\u00f6me am besten verkn\u00fcpfen? \u201eWir n\u00e4hern uns den Antworten durch dynamische Simulationen\u201c, so G\u00f6rge Deerberg, Vizepr\u00e4sident von Umsicht. Er warnt aber auch, \u201ebei einer Optimierung des Verbunds ist es m\u00f6glich, dass einzelne Prozesse zeitweise suboptimal betrieben werden m\u00fcssen.\u201c Es wird letztlich auch um die Frage gehen, wie Chancen und Risiken, Gewinn und Verlust fair aufgeteilt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Thyssenkrupp forscht daran, Treibhausgase aus dem H\u00fcttenwerk aufzufangen und in Grundstoffe f\u00fcr die Chemieindustrie umzuwandeln<\/p>\n","protected":false},"author":58,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572,5571],"tags":[10743],"supplier":[10858,3219,3202],"class_list":["post-56402","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","category-co2-based","tag-useco2","supplier-covestro-group","supplier-evonik-degussa","supplier-thyssenkrupp-ag"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/56402","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/58"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=56402"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/56402\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=56402"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=56402"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=56402"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=56402"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}