Carbon2Chem® – from Vision to Industrial Application

Abstract

Sehr geehrte Leserinnen und Leser, „Der Wandel ist das einzige, das stetig bleibt“, sagt der Volksmund. Die Energie- und Rohstoffwende macht hier keine Ausnahme. Die Transformation zu einem klimaneutralen und prosperierenden Standort schreitet voran und stellt dabei kontinuierlich neue Herausforderungen. Nach der Frage nach einer Versorgung mit erneuerbarer Energie rückt nun zunehmend die Erkenntnis in den Mittelpunkt, dass eine Energiewende ohne Moleküle, also ohne chemische Energiespeicher, nicht darstellbar ist. Die Chemieindustrie sowie einige Bereiche im Mobilitätsektor wie Flug-, Schiffs- und Schwerlastverkehr werden auch weiterhin Kohlenwasserstoffe als Rohstoff benötigen, die auf lange Sicht klimaneutral bereitgestellt werden müssen. Defossilisierung bedeutet in diesem Zusammenhang das Schließen von Kohlenstoffkreisläufen, die sich aus den sogenannten unvermeidbaren CO₂-Entstehungen der Industrie speisen. Carbon Dioxide Capture and Utilization (CCU), ist der erforderliche Ansatz, um CO₂ aufzufangen und Kohlenwasserstoffe bereitzustellen – also Kohlenstoff zu recyclen. Dabei ist CCU viel mehr als eine Übergangstechnologie, der das Label „Stranded Investment“ oder wahlweise „Log In“ anhaftet. Auch in einer klimaneutralen Welt werden diese Technologien benötig. Vielleicht mehr denn je, auch mit aus der Atmosphäre entzogenem CO₂. So ist CCU neben Carbon Dioxide Capture and Storage (CCS) und Carbon Dioxide Removal (CDR) auch fester Bestandteil der Carbon-Management-Strategien der Europäischen Union und der deutschen Bundesregierung.

Eine wichtige Investition in die Zukunft stellt das BMBF-Verbundprojekt Carbon2Chem^® dar, das CCU-Technologien und -Systeme entwickelt und erprobt. Die direkte Umsetzung von CO₂ aus dem Stahlwerk, zusammen mit Wasserstoff zu Methanol, konnte im Vorhaben demonstriert werden. Abgesichert durch die Messresultate kann im nächsten Schritt die technische Skalierung erfolgen.

Mit dem nun vierten Themenheft dokumentiert unser Verbundvorhaben Carbon2Chem^® eine zweite Projektphase (2020–2024). Trotz der Vielzahl an Veränderungen im Umfeld des Vorhabens gelingt Carbon2Chem^® mit großer Flexibilität aller Beteiligten ein kontinuierlicher Entwicklungsprozess, der die volatilen Rahmenbedingungen abbildet. Auch die Transformation der heutigen Stahlindustrie in die zukünftige Stahlproduktion wird im Projekt begleitet. Daneben haben Partner aus der Zement- und Kalkproduktion und der thermischen Abfallbehandlung dazu beigetragen, dass die Technologiebausteine und Systemkonzepte auf weitere Branchen übertragen werden können, bei denen auch in Zukunft noch CO₂ in größeren Mengen entsteht. Mit jedem neuen Baustein nähert sich das Projekt stetig der industriellen Umsetzung.

Die Partner aus Industrie und Wissenschaft haben trotz der Corona-Phase tagtäglich zusammen das Vorhaben vorangetrieben. Neben der Entwicklung der einzelnen Technologiebausteine, bspw. die Gasreinigung und die Methanolsynthese und deren Erprobung mit realen Gasen, ist insbesondere der systemische Ansatz zum wesentlichen Merkmal des Projekts geworden. Mit den nun entwickelten und verifizierten Methoden sowie Werkzeugen ist es den Projektpartnern möglich, unterschiedliche CCU-Konzepte auf Basis von Versuchsdaten aus dem Carbon2Chem^®-Technikum bzw. Carbon2Chem^®-Labor zu simulieren und ökonomisch sowie ökologisch vergleichend zu bewerten.

Wir danken im Namen aller beteiligten Projektpartner dem BMBF für die Förderung. Dem Verlag Wiley-VCH danken wir für die erneute Bereitschaft, ein Themenheft mit den Ergebnissen aus Forschung und Entwicklung in Carbon2Chem^® zu publizieren. Ein besonderer Dank geht an unsere Partnerinnen und Partner aus Industrie und Forschung für ihre Beiträge im Projekt und zu diesem Themenheft.

Koordinatoren von Carbon2Chem^® (v.l.n.r.): Görge Deerberg, Markus Oles, Robert Schlögl