Carbon Capture and Utilization Wie sich CO2-Emissionen aus der Zementindustrie als Rohstoff nutzen lassen

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C3 Prozess- und Analysentechnik GmbH

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

CO₂-Emissionen aus der Zementindustrie via Carbon Capture and Utilization auffangen und als Rohstoff nutzen – z. B. zur Herstellung von Basischemikalien wie Olefinen und höheren Alkoholen. Mit diesem Ziel ist das Verbundprojekt CO₂-Syn Anfang 2022 an den Start gegangen. Die Zwischenbilanz fällt positiv aus.

Im Projekt „CO₂-Syn – Stoffliche CO₂-Nutzung aus Zementwerkprozessgasen mit gekoppelten elektrochemischen und thermisch katalysierten Prozessen” ist es den Partnern aus Industrie und Wissenschaft u. a. gelungen, aussichtsreiche Katalysatoren für die Umsetzung des von Zementwerken freigesetzten Kohlenstoffdioxids zu identifizieren und ihre Testung unter Realbedingungen vorzubereiten.

Die Zwischenergebnisse wurden bei einem Treffen der Projektpartner in Oberhausen vorgestellt. „Wir waren uns einig, dass die bisherige Bilanz sehr gut ausfällt”, fasst Dr. Kai junge Puring vom Fraunhofer Umsicht zusammen. Es sei auch schon über mögliche Folgevorhaben gesprochen und erste Vorbereitungen auf den Weg gebracht worden.

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Ein Schwerpunkt der bisherigen Forschungsarbeiten lag auf der Suche nach robusten und vergiftungsresistenten Katalysatoren, die sowohl langzeitstabil als auch wirtschaftlich sind. Im Fokus standen dabei sulfidbasierten Materialien. Wie Dr. Anne Schmidt vom Leuchtstoffwerk Breitungen erklärt sind diese Stoffe sehr stabil gegenüber typischen Katalysatorgiften wie Schwefel, wurden aber bislang nicht systematisch als potenzielle Katalysatoren für die Synthesegasherstellung aus CO₂ bzw. für die anschließende Synthesegaskonversion zu Olefinen und höheren Alkoholen untersucht.

Über 20 potenzielle Katalysatoren konnten die Forschenden des Leuchtstoffwerkes und der Ruhr-Universität Bochum synthetisieren und dem Fraunhofer Umsicht zur Verfügung stellen. Dort wurden bereits erste Tests durchgeführt und aussichtsreiche Muster identifiziert. Jetzt beginnen die Forscher mit Katalysatortests für die Synthesegaskonversion zu Olefinen und höheren Alkoholen unter anwendungsnahen Prozessbedingungen.

Parallel fand beim Zementwerk Phoenix eine umfassende Analyse des Standorts statt. Sie bildet die Grundlage für die experimentelle und systemische Betrachtung der elektro- und thermokatalytischen Prozesse. „Wir haben uns die Betriebszustände des Zementwerks angeschaut sowie deren Einflüsse auf die Prozessgase untersucht und modelliert”, so Kai Wagner von Phoenix. Das dient einerseits als Grundlage für die experimentellen Untersuchungen zum Einfluss der Gasmatrix in den katalytischen Prozessen. Andererseits bildet das Modell des Zementwerks auch als Baustein für ein Gesamtmodell, das eine Integration der Prozesskette aus Elektrolyse und Thermokatalyse in den Anlagenverbund des Zementwerks beschreibt.

Auf Basis der Ergebnisse soll die Systemintegration erfolgen. Dazu werden im Rahmen des Projektes neue Methoden zur systemischen, multikriteriellen Bewertung erarbeitet. Schließlich müssen auch neue Geschäftsmodelle zur Vermarktung von CO₂-basierten Produkten, die aus den Abgasen entstehen, entwickelt und in Einklang mit vorhandenen Wertschöpfungsketten gebracht werden.

Diese Meldung ist zuvor auf unserem Schwersternportal www.process.vogel.de erschienen.

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