„Das CO₂ reduzieren…“

Holger Ruland (MPI CEC): Methanolsynthese mit Hüttengasen – Herausforderungen für die industriellen Katalysatoren

Ein Grundproblem sei die Zusammensetzung der Hüttengase – die mehr als 700 Spurenelemente im Gas und ihre Auswirkung auf Katalysatoren: Aus dem Hochofengas müssten viele Inertgase – also vor allem Kohlendioxid – separiert und mit Wasserstoff aus Erneuerbaren Energien in Methanol umgewandelt werden.

Viele Auswirkungen von Verunreinigungen seien teils unbekannt, teils irreversibel – dafür gebe es an der Universität Bochum eine neue Hochdruckanlage für Pulse-Experimente. Cyclohexamin, Pyridine, Acetonitrile, NH₃, NO und O₂ wirken schädlich auf Katalysatoren ein, aber reversibel, dagegen seien Beschädigungen durch Vorkommen von Schwefel-, Phosphor-Verbindungen und Halogenide irreversibel; beobachtet seien Abschwächungen durch Ammoniak-Zunahme worden, die seien aber reversibel gewesen.

Sterische Effekte (also Verhinderungsmechanismen) haben größeren Einfluss auf den Vergiftungsmechanismus als die Säurestärke. Dynamische Schwankungen des pH-Werts, in Temperatur und Verweilzeit  scheinen den CU/ZN/Al2O3-Kat nicht zu schädigen. Allerdings kann die Methanolproduktivität stark absinken. Auch schnelle Wechsel in der Gas-Zusammensetzung beschleunigen die Deaktivierung der Katalyasatoren nicht.

Auch Unterbrechungen der untersuchten Prozessbedingungen zeigten bisher keinen hemmenden Einfluss auf die Stabilität des Katalysators bei 30 bar. Die Katalysatoroberfläche folgt den Veränderungen der Reaktorbedingungen.

Karsten Büker (thyssenkrupp): Optionen für eine nachhaltige Versorgung mit Wasserstoff

Büker begann mit einer Übersicht über Herstellung  und Nutzung von Wasserstoff, indem er Prozenten und Verbraucher einander gegenüberstellte.

Das erhob die Frage: „Grauer, blauer oder grüner Wasserstoff?“

Grüner Wasserstoff sei auf dem Vormarsch, blauer H₂ eher eine  Brückentechnologie? Blau sei das Kraftwerk Magnum von Vattenfall in den Niederlanden, „Nordengland“ Equinor (vormals Statoil) untersuche eben eine Umstellung auf H₂. Eine Herstellergarantie für grünen H2 durch CertifHy sei wichtig.

Büker zitierte das „Wertversprechen grüner Wasserstoff“. Markttreiber dafür seien die  EU mit ihrer Erneuerbaren Energie-Direktive II, grüner Ammoniak F7, die Wasserstoff-Initiative der EU, schließlich preiswerten Grünstrom und die Forderung, Strom- und Gasnetze zu koppeln.

thyssenkrupp setzt auf alkalische Elektrolyse und baut mit dem C2C-Technikum auf ca. 3.000 m² eine entsprechende Anlage. Dabei gelte: Je niedriger der Strompreis sei, desto wichtiger sei die Auslastung. Elektrolyse in Carbon2Chem® diene zur Netzstabilisierung und durch Methanpyrolyse als Rohstofflieferant mit geringem CO2-Fußabdruck für chemische Produkte – mit dynamischem Betrieb, weil die Erneuerbaren Energien starken Schwankungen unterliegen. Am 10.04.2018 wurde das thyssenkrupp-Technikum in Duisburg eingeweiht.  als Wasserstoff-Lieferant

Verschiedene Vorhaben und Projekte werden von hier versorgt – einige Energieversorger haben bereits Interesse angemeldet. Bükers Fazit: „Wir sind in Carbon2Chem® auf gutem Wege.“

Zusammenfassung:

• Technologien zur Bereitstellung von nachhaltigem Wasserstoff vorhanden;
• Auslastung der Wasser-Elektrolyseure neben Strompreis dominierend für H₂-Kosten;
• Initiativen zur Zertifizierung (z.B. CertifHy) von grünem Wasserstoff und Gesetzgebung;
• Zunehmend Aktivitäten zur Herstellung von blauem Wasserstoff auf Basis von CCS;
• Elektrolyse als Wegbereiter des Kohlenstoffkreislaufs (CCU) und der Netzstabilisierung;
• Carbon2Chem®: Alkalische Elektrolyse von tkUCE zeigt stabiles Verhalten auch bei Lastwechseln;
• Belastungsgrenzen Systeme/Stacks: Projektpartner ZBT liefert wertvolle Beiträge zu Carbon2Chem®;
• Methanpyrolyse attraktiver H₂-Lieferant insbesondere am Hüttenstandort

Folgt: Prof. Martin Muhler (Ruhr-Universität Bochum): Höhere Alkohole aus Synthesegas