Kohlenstoff im Kreislauf

Carbon2Chem^®-Labor Kooperationsort für gemeinschaftliche Forschung

„Die Ziele von Carbon2Chem^® lassen sich nur in enger Kooperation von Unternehmen und Forschung erreichen. Die sehr guten Ergebnisse der letzten Jahre belegen dies und stellen die Weichen für eine wirtschaftliche Wandlung der CO₂-Emissionen der Stahlindustrie in wertvolle Rohstoffe für die chemische Industrie“, bemerkte Prof. Görge Deerberg, Vize-Institutschef von Fraunhofer UMSICHT zur Begrüßung der Einweihungsfeier. „Das Carbon2Chem^®-Labor ist ein wesentlicher Baustein in der Infrastruktur des Projekts und ermöglicht die gemeinschaftliche Erforschung notwendiger Grundlagen im Projekt“.

Deerberg: „Die Summe einzelner Optima ist nicht unbedingt besser als ein gemeinsames Gesamtoptimum“.  Er freue sich sehr, dass die Zusammenarbeit geklappt hat, zwischen Grundlagen- und anwendungsorientierter Forschung, zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. Deerberg wies auf das im vergangenen Jahr eröffnete Technikum (siehe: solarify.eu/weltpremiere-fuer-carbon2chem)  auf dem Thyssengelände in Duisburg hin und zeigte sich optimistisch, dass C2C einen Beitrag zum Erreichen der Klimaziele leisten werde.

Projekt für innovationsorientierten Klimaschutz

„Carbon2Chem^® zeigt, dass Klimaschutz und wettbewerbsfähige Industrie kein Gegensatz sind. Carbon2Chem^® erschließt in der Stahl- und Chemieindustrie immense Klimaschutzpotenziale mit einem zukunftsweisenden Ansatz branchenübergreifender Vernetzung. Die enge Zusammenarbeit von Universitäten, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und ‚Global Playern‘ ist dabei beispielgebend für den Forschungsstandort Deutschland“, betonte Ministerialdirigent Volker Rieke, seit kurzem zuständiger Ableitungsleiter im BMBF, die Bedeutung des Verbundprojekts für den innovationsorientierten Klimaschutz.

Er sprach über die Herausforderung durch die Klimaziele. Zentrale Bedeutung von innovationsgetriebenem Klimaschutz – Verbote seien es nicht, die den Standort Deutschland zukunftsfähig machten – C2C stehe dafür, als Innovationsmotor. das Projekt betone die Chance nicht das Risiko die der Transformationsprozess Klimawandel angestoßen habe. Riekes Leitfrage: „Wie können wir mit geringen Mittel größtmögliche CO₂-Reduzierung erreichen? Denn vertretbare Kosten sind entscheidend. Wir müssen uns auf solche Ansätze konzentrieren, wo der Hebel besonders groß ist. Die Stahlproduktion ist für 7% der deutschen CO₂-Emissionen verantwortlich – für 20 Mio t CO₂ – ein Tempolimit mag seinen Effekt haben, kann da aber nicht mithalten. Wir werden das Weltklima nicht im Alleingang retten – eine erfolgreiche Anwendung in Deutschland ist Schaufenster für die Welt.“

Der Zeitraum für wegweisende Entscheidungen könnte viel kürzer werden, als wir momentan glaubent. Bei allem müssten wir Pfadabhängigkeiten vermeiden. Rieke nannte es eine „Erfolgsgeschichte“, dass in kurzer Zeit zwei Weltpremieren stattgefunden hätten: Methanol und Ammoniak seien aus Hüttengasen produziert worden. Dafür stelle das BMBF mehr als 5 Millionen Euro zur Verfügung. „Die Zusammenarbeit funktioniert gut“, konstatierte der Ministerialbeamte – „jetzt müssen wir eine großskalige Produktion aufbauen“.

Forschungsbausteine fürs C2C-Labor

Holger Ruland vom CEC erläuterte die Bausteine von Carbon2Chem^®: Gasanalyse, Planck-Labor und Technikum. Dabei gehe es beginnend mit der

• detaillierten Analyse der Zusammensetzung von Hüttengasen samt deren Verunreinigungen,
• weiter um Bereitstellung synthetischer Gase inklusive definierter Verunreinigungen,
• um Untersuchungen und Methodenoptimierung unter Laborbedingungen
• Identifizierung von Katalysatorgiften
• Bereitstellung realer Gase für Labor- und Technikumsmaßstab – und schließlich um die
• Reinigung und Konditionierung der Realgase

Um das zu leisten, stehe inzwischen ein Versuchscontainer zur Analyse der Hüttengase auf dem Stahlwerksgeländes in Duisburg (siehe solarify.eu/carbon2chem-beginnt-mit-messcontainern) mit sogenannter High-end Analytik zur Bestimmung der Spurenstoffe durch PTR-MS (Proton- Transfer-Reaction Mass Spectrometry) und zur Analyse der Hauptkomponenten mittels Gaschromatographie und für weitere katalytische Untersuchungen – von den Hauptbestandteilen der Hüttengase über geringere bis hin zu Spurenbestandteilen – wobei der Einfluss auf die Stabilität der Katalysatoren immer wieder besonders interessiert.

• Im Rahmen der Langzeitanalyse der zur Verfügung stehenden Hüttengase am Stahlwerk seien bisher
• mehr als 1000 Peaks identifiziert worden; viele davon bezögen sich auf das zweite oder dritte Isotop.
• Viele Substanzen fragmentierten trotz sanfter Ionisierung, das ergebe zusätzliche ungewollte Peaks
• Die Laboruntersuchungen mit der GasmischanJage im PLANCK-Labor seien entscheidend zur Aufklärung für die Optimierung der Analytik.

Das CEC macht Methanolsynthese, Dynamik und Kinetik (Einbindung von EE – was, wenn die Bedingungen schwanken?) sowie Einfluss von Spurenelementen (vor allem O₂). Schließlich Charakterisierung von Gasreinigungskatalysatoren, Einflüsse der Gasbestandteile und Untersuchungen zur Gasreinigung.

Folgt: Was plant Fraunhofer?