Fossiles Erdöl ist einer der wichtigsten Ausgangsstoffe in der chemischen Industrie. Die im Projekt entwickelte Versuchsanlage zeigt, wie die Umstellung auf nachhaltige Alternativen gelingen kann. Dabei wird CO2 zum Ausgangsstoff. In einem zweistufigen Prozess wandelt die Anlage das Gas mit Wasser und Strom zu Spezialchemikalien um. Das Vorhaben verlängert die Nutzungsdauer des für viele Produkte notwendigen Kohlenstoffs im Sinne des CCU-Ansatzes und zeigt innovative Anwendungsmöglichkeiten im Bereich Power-to-X auf, die zugleich dazu beitragen können, den Kohlenstoffkreislauf zu schließen, ähnlich wie die Photosynthese in der Natur.

Innovation: CO2-basierte Spezialchemikalien

Die Versuchsanlage kombiniert erstmals CO2-Elektrolyse und anschließende Fermentation: Der mit Erneuerbaren Energien betriebene Elektrolyseur spaltet Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser zunächst in Kohlenmonoxid (CO), Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2). In einem zweiten Schritt wandeln spezielle Mikroorganismen in einem Bioreaktor das aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehende Synthesegas in Butanol und Hexanol um. Diese ansonsten nur aufwändig und mehrschrittig herstellbaren Spezialchemikalien dienen später als Ausgangsstoffe, um beispielsweise Spezialkunststoffe, Nahrungsergänzungsmittel oder synthetische Kraftstoffe zu produzieren. In einem im Mai 2020 gestarteten Kopernikus-Entwicklungsprojekt beschäftigt sich Evonik zusammen mit Beiersdorf z. B. mit dem Einsatz der Produkte in der Kosmetikindustrie. Zukünftig sind auch weitere Produkte denkbar.

„Die innovative Technologie von Rheticus hat das Potenzial, zum Gelingen der Energiewende beizutragen. Die Plattform könnte künftig überall dort installiert werden, wo CO2 vorhanden ist.“

Dr. Thomas Haas, Projektverantwortlicher bei Evonik Creavis GmbH

Effizienz: Innovative Anlagenkombination

Noch befindet sich die Versuchsanlage am Standort Marl im Aufbau, der Start des Testbetriebs ist für die zweite Jahreshälfte 2020 geplant. Zuvor wurden in einer ersten Projektphase der benötigte CO2-Elektrolyseur von Siemens sowie der Bioreaktor seitens Evonik unabhängig voneinander entwickelt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert die zweite Phase des Vorhabens mit rund 3,5 Millionen Euro. Eine erste industrielle Anlage, basierend auf der entwickelten Technologie, könnte jährlich 10.000 Tonnen Hexanol und Butanol produzieren und dabei 25.000 Tonnen CO2 binden. In Betrieb gehen könnte eine solche Anlage frühestens in etwa fünf Jahren.

 „Wir entwickeln eine Plattform, mit der chemische Produkte wesentlich günstiger und umweltfreundlicher als heute produziert werden können.“

Dr. Günter Schmid, technischer Projektverantwortlicher bei Siemens Gas and Power GmbH

 

Effekt: Weniger Erdöl, weniger CO2

In Abgasen enthaltenes CO2 wird zum gebundenen Rohstoff und nicht in die Atmosphäre ausgestoßen. Gleichzeitig eröffnet der Ansatz der chemischen Industrie den Zugang zu einer weiteren Rohstoffquelle als Alternative zu den fossilen. Die Nutzung von CO2 sowie die Kombination aus Power-to-X und Bakterieneinsatz zeigen somit einen Weg auf, um die chemische Industrie klimafreundlicher zu gestalten und zugleich den Kohlenstoffkreislauf schließen zu können. Zudem fördert diese Technologie auch die Sektorenkopplung und Netzstabilisierung durch einen flexiblen Betrieb.

25.000
Tonnen
CO2

könnte eine erste industrielle Anlage jährlich binden

Links und Downloads

Ansprechpartner

Dr. Günter Schmid
technischer Verantwortlicher bei Siemens Gas and Power GmbH
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Dr. Thomas Haas
bei Evonik Creavis verantwortlich für Rheticus
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