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Projektstart Carbon2Chem Industrie und Forschung gemeinsam für CO2-Reduzierung

Redakteur: Manja Wühr

Wie bleibt der Industriestandort Deutschland wettbewerbsfähig und wird gleichzeitig nachhaltiger? Eine Lösung soll nun das Projekt "Carbon2Chem" finden. Hier entwickeln acht Industrieunternehmen gemeinsam mit neun Forschungseinrichtungen und Universitäten eine weltweit einsetzbare Lösung, um Abgase von Hochöfen in Vorprodukte für Kraftstoffe, Kunststoffe oder Dünger umzuwandeln.

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Bundesforschungsministerin Wanka bei der Pressekonferenz zum Start des Vorhabens Carbon2Chem: "Eine zukunftsfähige Industrieproduktion und engagierter Klimaschutz gehören zusammen. Mit Carbon2Chem zeigen wir dies glaubwürdig. So füllen wir das Abkommen von Paris mit Leben."
Bundesforschungsministerin Wanka bei der Pressekonferenz zum Start des Vorhabens Carbon2Chem: "Eine zukunftsfähige Industrieproduktion und engagierter Klimaschutz gehören zusammen. Mit Carbon2Chem zeigen wir dies glaubwürdig. So füllen wir das Abkommen von Paris mit Leben."
(Bild: BMBF/Ute Grabowsky)

Duisburg – In Stahlwerken entstehen im Produktionsprozess so genannte Hüttengase, die erhebliche Mengen klimaschädliches CO2 enthalten. Unter Koordination des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, des Max-Plack-Instituts für Chemische Energiekonversion in Mülheim und Thyssenkrupp werden im Projekt Carbon2Chem zusammen mit weiteren 14 Projektpartnern Lösungen entwickelt, um dieses Kohlendioxid in Erdölersatz für die Chemieindustrie umzuwandeln. Damit das gelingt, müssen Systeme bereitstehen, die Stahlwerke mit erneuerbarer Energie versorgen. Zudem sind Technologien zur Katalyse und für die chemische Synthese erforderlich, mit denen das Gas gereinigt und konditioniert werden kann.

Mit dem "Carbon2Chem"-Ansatz sollen 20 Millionen Tonnen des jährlichen deutschen CO2-Ausstoßes der Stahlbranche künftig wirtschaftlich nutzbar gemacht werden. Dies entspricht 10 Prozent der jährlichen CO2-Emissionen der deutschen Industrieprozesse und des verarbeitenden Gewerbes. "Mit Carbon2Chem zeigen wir, wie Klimaschutz und eine wettbewerbsfähige Stahlproduktion dank Forschung und Innovation in Deutschland erfolgreich verbunden werden können. Damit sichern wir Arbeitsplätze in der Stahlbranche in unserem Land. Damit sichern wir den Industriestandort Deutschland.", betonte Johanna Wanka, Bundesministerin für Bildung und Forschung.

Technologiebausteine für die Verbundproduktion

Fraunhofer-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler entwickelt Technologien und Systemlösungen zur Gasreinigung, zur Anpassung der katalytischen Herstellung von Methanol und höheren Alkoholen sowie für die Kraftstoffherstellung. "Zusätzlich zur Entwicklung von Technologiebausteinen, die Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher gemeinsam mit den Partnern vornehmen, ist die Systemintegration besonders wichtig. Die verschiedenartigen Produktionen von Chemikalien, Kraftstoffen und Stahl müssen mit enger stofflicher und energetischer Kopplung betrieben werden. Nur so kann zum Beispiel Abwärme effizient genutzt werden", erklärt Professor Görge Deerberg, stellvertretender Institutsleiter des Umsicht und Projektkoordinator bei Carbon2Chem.

Forschungsbedarf bei Katalysatoren

Für den Einsatz Erneuerbarer Energien bei der chemischen Umwandlung würden Katalysatoren gebraucht, die starke Schwankungen im Prozess verkraften. Speziell in diesem Bereich besteht noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf. Außerdem müssen wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff entwickelt werden, die auch bei stark schwankender Energieversorgung funktionieren. Ein weiteres Forschungsfeld ist die Reinigung und Aufbereitung der Hüttengase.

Hüttengase aus der Stahlproduktion werden bisher lediglich verbrannt, um Strom und Wärme für den Fertigungsprozess herzustellen. Carbon2Chem stellt die Gase an den Anfang einer chemischen Produktionskette. Das ist möglich, weil Hüttengase u.a. Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenstoff enthalten, aus denen sich zahlreiche chemische Produkte herstellen lassen.

Thyssenkrupp ist überzeugt, dass CO2 als Rohstoff verwendet werden kann, wenn man dessen Moleküle aufspaltet. Hierfür wird Wasserstoff gebraucht, der zum Teil bereits in den Hüttengasen vorhanden ist. Weiterer Wasserstoff soll unter Einsatz Erneuerbarer Energie hergestellt werden. Hierzu müssen die Abläufe im Stahlwerk so verändert werden, dass ein Teil der Hüttengase für die Chemieproduktion abgeleitet wird, wenn kostengünstiger Überschussstrom aus erneuerbaren Quellen zur Verfügung steht.

Zehn Jahre bis zum großtechnischen Einsatz

Bis zur Marktreife des Verfahrens in großindustriellen Anlagen veranschlagt Projektpartner Thyssenkrupp mindestens zehn Jahre Entwicklungsarbeit. "Wir brauchen deshalb verlässliche politische Rahmenbedingungen. Ohne Balance zwischen CO2-Grenzwerten und dem Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit geht Innovationskraft in Europa verloren", so Dr. Heinrich Hiesinger, Vorsitzender des Vorstands von Thyssenkrupp. Charakteristisch für Carbon2Chem ist eine breit angelegte branchenübergreifende Zusammenarbeit. Dabei entsteht ein neues Netzwerk aus Stahlherstellung, Stromerzeugung und Chemieproduktion.

Die Erfolgsaussichten für Carbon2Chem sind gut, denn die grundlegenden chemischen Abläufe und die benötigten Technologien sind weitestgehend bekannt. Schon jetzt ist die Umwandlung von Prozessgasen aus der Hütte in Ammoniak als Vorprodukt für Düngemittel technisch machbar, aber noch nicht wirtschaftlich. Dabei würde auch ein Teil des in den Hüttengasen enthaltenen CO2 verwertet. Möglich wäre auch die Erzeugung von Methanol aus Hüttengas, ein Prozess bei dem die enthaltenen CO2-Anteile fast vollständig verwertet werden könnten.

Im Herbst dieses Jahres beginnt auf dem Gelände von Thyssenkrupp Steel Europe in Duisburg der Bau eines Technikums. Dort sollen ab dem Ende der ersten Projektphase die Carbon2Chem-Prozesse im Pilotmaßstab erprobt werden.

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