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Die Montanuniversität Leoben hat einen strategischen Kernforschungsbereich für Wasserstoff und Kohlenstoff etabliert, der sich auf die Entwicklung und Optimierung nachhaltiger Technologien konzentriert. Rund 150 Wissenschaftler arbeiten an Themen entlang der gesamten Wertschöpfungskette, von der Herstellung bis zur Anwendung. Ein zentrales Forschungsgebiet ist die Methanpyrolyse, eine Technologie zur gleichzeitigen Produktion von Wasserstoff und festem Kohlenstoff ohne CO2-Emissionen. Die Universität hat ein neues Forschungszentrum mit einer Investition von 25 Mio. € errichtet, das Pilotanlagen für verschiedene Technologien umfasst. Die Forschungsschwerpunkte umfassen die Anwendung von Wasserstoff in der Metallurgie, die stoffliche Nutzung von Kohlenstoff in der Landwirtschaft und die Abtrennung, Speicherung und Nutzung von CO2. Die Montanuniversität Leoben hat zahlreiche Dissertationen initiiert und kooperiert mit externen Partnern, um die internationale Sichtbarkeit und den Wissenstransfer zu fördern. Die Forschung zielt darauf ab, Innovationen voranzutreiben, die Klimaziele zu unterstützen und industrielle Anwendungen zu fördern. Neben der technischen Forschung legt die Universität großen Wert auf Bewusstseinsbildung und partizipative Bildungsansätze, um das Verständnis für nachhaltige Technologien in der Gesellschaft zu fördern. Durch Initiativen wie MOSA und SAFE Living Lab werden interaktive Lernumgebungen geschaffen, die Wissen vermitteln und gesellschaftliche Praxis unterstützen. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, eine klimafreundliche Zukunft zu gestalten und sektorübergreifende Transformationsprozesse zu fördern.
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Zusammenfassung
Die Montanuniversität Leoben bündelt bereits seit dem Jahr 2020 ihre Forschungsaktivitäten im Bereich Wasserstoff und Kohlenstoff in einem strategischen Kernforschungsbereich. Die Verknüpfung unterschiedlicher Fachbereiche der Universität ermöglicht die zielgerichtete und effektive Bearbeitung komplexer Fragestellungen. Das Netzwerk innerhalb der Universität wird durch Partnerschaften mit externen Forschungseinrichtungen und industriellen Partnern verstärkt. Insgesamt wird dadurch die nationale und internationale Sichtbarkeit der Montanuniversität Leoben als wesentliche Forschungsinstitution im Bereich Wasserstoff und Kohlenstoff sowie der effektiven Nutzung von Ressourcen deutlich erhöht.
Mit der Einrichtung des Forschungszentrums für Wasserstoff und Kohlenstoff wurde eine wesentliche Infrastruktur im Bereich der industrienahen Forschung von innovativen Technologien für die Produktion und Anwendung von Wasserstoff und Kohlenstoff etabliert. Darüber hinaus leistet das Forschungszentrum einen zentralen Beitrag zur weiteren Skalierung und industriellen Implementierung dieser Technologien.
Die im Bereich der Bewusstseinsbildung unternommenen Aktivitäten dienen der Schärfung des Verständnisses in der Bevölkerung für innovative Technologien sowie für die Pfade der Transformation der Sektoren Industrie, Mobilität und Energie. Darüber hinaus wird die Neugier an den innovativen Forschungsaktivitäten der Montanuniversität Leoben geweckt. Die Fläche rund um das Forschungszentrum wird als Lehr- und Lernumgebung genutzt und dient zusätzlich der Durchführung von Workshops mit Schüler:innen und Pädagog:innen.
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
1 Einleitung
Die Montanuniversität Leoben legt im Rahmen des strategischen Kernforschungsbereichs Wasserstoff und Kohlenstoff (Strategic Core Research Area SCoRe A+ Hydrogen and Carbon) den Schwerpunkt auf die Entwicklung und weiterführende Optimierung nachhaltiger Technologien für die Erzeugung und Anwendung von Wasserstoff und Kohlenstoff, mit dem Ziel, diese in klimaneutrale Industrie- und Energiesysteme zu integrieren.
Insgesamt arbeiten etwa 150 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern von 26 Organisationseinheiten an unterschiedlichsten Themen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Wasserstoff und Kohlenstoff. Die zentralen Themen der Forschungsaktivitäten konzentrieren sich dabei auf die Herstellung von emissionsarmem Wasserstoff und festem Kohlenstoff durch die Methanpyrolyse, die vollständige stoffliche Nutzung von Biomassereststoffströmen, materialwissenschaftliche Fragestellungen zur Speicherung und zum Transport sowie industrielle Anwendungen von Wasserstoff. Weitere Schwerpunkte der gemeinsamen Forschungsaktivitäten sind:
Einsatz von Wasserstoff in der Metallurgie sowie zur weiteren Synthese von Energiemolekülen und Grundstoffen der chemischen Industrie.
Stoffliche Nutzung von Kohlenstoff in metallurgischen Prozessen und Produkten sowie der Anwendung von Kohlenstoff in der Landwirtschaft als Bodenhilfsstoff – fester Kohlenstoff trägt unter anderem zur Steigerung der Resilienz von Nutzpflanzen gegenüber Trockenstress bei.
Abtrennung, Speicherung und Nutzung von CO2 aus industriellen Prozessen.
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Aufgrund der umfassenden Expertise im strategischen Kernforschungsbereich können Fragestellungen zur nachhaltigen Transformation der Sektoren Industrie und Energie zielgerichtet und umfassend bearbeitet werden. Zur Stärkung des Forschungsschwerpunkts, der bereits durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern etabliert ist, hat die Montanuniversität Leoben im Jahr 2021 zwanzig Dissertationen initiiert, die vollständig aus Eigenmitteln finanziert wurden. Darüber hinaus wurde mit dem Bau eines neuen Forschungszentrums begonnen, das im Herbst 2024 eröffnet wurde. Die Gesamtinvestition belief sich auf etwa 25 Mio. €.
Das Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff bietet die Möglichkeit der Forschung im Pilotmaßstab zu folgenden wesentlichen Technologien: (1) Der Gesamtprozess der Methanpyrolyse inklusive Abscheidung von Kohlenstoff und Aufbereitung des Produktgases zu Wasserstoffprodukten in Industriequalität, (2) die Pyrolyse von Biomassereststoffströmen und stoffliche Nutzung der dabei entstehenden Produktgase inklusive darauf basierender Synthesen, (3) die Aufbereitung und Veredlung von Kohlenstoff für unterschiedlichste Anwendungen und (4) der Einsatz von Wasserstoff in der Metallurgie.
Der Fokus liegt auf der zielgerichteten Weiterentwicklung dieser Technologien in Zusammenarbeit mit Industriepartnern, um entsprechende Daten und Erfahrungswerte für die weitere Skalierung in den industriellen Demonstrationsmaßstab zu ermöglichen. Neben der eigentlichen Pyrolyse stellt die Anwendung von Kohlenstoff ein weiteres zentrales Forschungsthema dar.
Die Infrastruktur vor Ort wird durch weitere Anlagen und Aggregate zur Analytik, Synthese, Weiterverarbeitung und Veredlung in unterschiedlichen Laboren der Montanuniversität Leoben ergänzt. Die Forschungsarbeiten zur Anwendung von Kohlenstoff in der Landwirtschaft erfolgen in Kooperation mit der Universität für Bodenkultur, dem Vienna Bio Center, der AGES sowie dem AIT. Die Erweiterung der Infrastruktur, beispielsweise durch den Bau einer Pilotanlage zur Wiederverwertung metallurgischer Reststoffe unter Einsatz von Wasserstoff, befindet sich aktuell in der Umsetzungsphase. Das Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur Skalierung und zielgerichteten Implementierung von Technologien und Verfahren rund um die beiden Wertstoffe Wasserstoff und Kohlenstoff.
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Das gemeinsame Ziel des Kernforschungsbereichs Wasserstoff und Kohlenstoff besteht darin, Innovationen im Bereich emissionsarmer und leistbarer Wasserstofftechnologien und nachhaltiger Kohlenstoffanwendungen voranzutreiben, einen Beitrag zu den Klimazielen zu leisten und industrielle Anwendungen zu fördern. Gleichzeitig soll auch die internationale Sichtbarkeit der Montanuniversität Leoben als wesentliche Forschungseinrichtung auf diesen Gebieten erhöht werden. Dazu wird das Netzwerk an externen Partner kontinuierlich erweitert.
2 Die Rolle von Wasserstoff und Kohlenstoff im Kontext effektiver Ressourcennutzung
Wasserstoff nimmt eine strategische, jedoch selektive Rolle bei der effektiven Nutzung von Ressourcen ein. Sein Hauptwert liegt nicht in seiner Eigenschaft als universeller Energieträger, sondern in seiner Eignung als potenzielle Lösung für Sektoren, in denen eine direkte Elektrifizierung oder Materialsubstitution ineffizient, schwer umsetzbar oder unmöglich ist. Aus Perspektive der Ressourceneffizienz sollte Wasserstoff daher sparsam und gezielt eingesetzt werden und jedenfalls emissionsarm und wirtschaftlich hergestellt werden. In diesem Zusammenhang stellt die Methanpyrolyse eine innovative Technologie zur gleichzeitigen Herstellung von Wasserstoff und festem Kohlenstoff dar.
Wasserstoff nimmt eine bedeutende Stellung als Rohstoff für industrielle Prozesse ein. In Sektoren wie der Stahlherstellung, der chemischen Industrie und der Düngemittelproduktion kann Wasserstoff fossile Rohstoffe substituieren und die CO2-Emissionen signifikant reduzieren. Unter der Prämisse, dass er aus erneuerbarer Elektrizität hergestellt wird, ermöglicht er die Dekarbonisierung von Materialwertschöpfungskreisläufen bei gleichzeitig hoher Materialeffizienz, insbesondere in Prozessen, die von Natur aus ein Reduktionsmittel oder molekularen Wasserstoff erfordern.
Wasserstoff trägt zudem zur Steigerung der Effizienz auf systemischer Ebene in Energiesystemen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien bei. In diesem Zusammenhang hat Wasserstoff das Potenzial, als langfristiges Energiespeichermedium für große Energiemengen zu dienen. Dabei wird durch die Nutzung von überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien Wasserstoff hergestellt, der z. B. in Untergrundspeichern in großen Mengen und über längere Zeiträume gespeichert und bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt oder auch direkt stofflich genutzt werden kann. Obwohl die Umwandlungsverluste für den Gesamtprozess bis zur Rückverstromung erheblich sind, kann diese Funktion dennoch die Gesamtressourcennutzung auf Systemebene verbessern, indem sie die Netze stabilisiert und eine höhere Durchdringung mit erneuerbaren Energien ermöglicht.
Im Verkehrssektor findet Wasserstoff insbesondere in Schwerlast‑, Langstrecken- und Hochleistungsanwendungen wie Lastkraftwagen, Schifffahrt, Luftfahrt und Schienenverkehr in nicht elektrifizierbaren Korridoren Anwendung. In Bezug auf den Ressourcenverbrauch kann Wasserstoff im Vergleich zu reinen Batterielösungen eine vorteilhafte Option darstellen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei der Herstellung von Batterien der Einsatz einer Vielzahl kritischer Rohstoffe erforderlich ist, die mit einem hohen Ressourcenbedarf einhergehen. Darüber hinaus resultieren aus der Nutzung von Batterielösungen erhebliche Gewichtsnachteile. Eine weitere Anwendung von Wasserstoff ist die Herstellung synthetischer Kraftstoffe, die nahtlosin bestehende Systeme integriert werden können. Durch die Verlängerung der Nutzungsdauer kann somit auch über diesen Weg eine effektive Ressourcennutzung erfolgen.
Kohlenstoff nimmt sowohl in der Industrie als auch in der Landwirtschaft eine zentrale Rolle ein. In der Industrie ist Kohlenstoff ein essenzieller Bestandteil der Herstellung und Verarbeitung von Werkstoffen. In der metallurgischen Industrie nimmt er eine bedeutende Rolle als Reduktionsmittel, bei der Weiterverarbeitung und als Legierungselement ein, wobei heute hauptsächlich fossile Kohlenstoffträger zum Einsatz kommen. In zukünftigen Prozessrouten wird ein Großteil dieser Kohlenstoff-basierten Technologiepfade durch emissionsarme Alternativen ersetzt werden. Dort, wo Kohlenstoff jedoch auch in Zukunft unabdingbar ist (z. B. in metallurgischen Prozessen im Zusammenhang mit Schaumschlacken), muss in CO2-neutralen Produktionsprozessen bio-basierter bzw. emissionsarm hergestellter Kohlenstoff zum Einsatz kommen.
Darüber hinaus finden kohlenstoffbasierte Materialien wie Graphit, Ruß und hochentwickelte Kohlenstoffe in einer Vielzahl von Anwendungen Verwendung, darunter Batterien, Elektronik, Verbundwerkstoffe, Schmiermittel und Filtersysteme. Die Behandlung von Kohlenstoff als Materialressource ermöglicht es der Industrie, Emissionen zu reduzieren, indem Kohlenstoff in langlebigen Produkten und geschlossenen Materialkreisläufen verbleibt.
In der Landwirtschaft nimmt Kohlenstoff eine entscheidende Rolle für die Bodengesundheit und die Produktivität des Ökosystems ein. Der Gehalt an organischem Kohlenstoff im Boden hat einen positiven Einfluss auf die Bodenstruktur, die Wasserrückhaltung, die Nährstoffverfügbarkeit und die mikrobielle Aktivität. Dies führt zu erhöhten Ernteerträgen und einer gesteigerten Resilienz gegenüber Trockenheit und extremen Wetterbedingungen. Es konnte festgestellt werden, dass Praktiken, die den Kohlenstoffgehalt im Boden erhöhen, zur Wiederherstellung degradierter Böden und zur Verbesserung der langfristigen landwirtschaftlichen Produktivität beitragen. Zu diesen Praktiken zählen beispielsweise die Verwendung von organischen Bodenverbesserungsmitteln, Ernterückständen oder Biokohle.
Kohlenstoff fungiert als essenzieller Baustein für die Bildung einer nachhaltigen Verknüpfung zwischen den Sektoren Industrie und Landwirtschaft. Kohlenstoffreiche Nebenprodukte aus industriellen Prozessen können in der Landwirtschaft eingesetzt werden, während Biomasse und landwirtschaftliche Rückstände als erneuerbare Kohlenstoffquellen für die Industrie dienen können. Diese Integration unterstützt Konzepte der Kreislaufwirtschaft, bei denen Kohlenstoffströme sektorübergreifend wiederverwendet und verwertet werden, anstatt als Emissionen verloren zu gehen. Dies lässt Kohlenstoff zu einer Schlüsselressource für eine nachhaltige und widerstandsfähige Wirtschaft werden.
2.1 Methanpyrolyse – Produktion von Wasserstoff und Kohlenstoff
Die Methanpyrolyse basiert auf der thermischen Zersetzung von Methan (CH4) in Wasserstoff (H2) und festen Kohlenstoff (C), wobei kein Kohlendioxid entsteht. Dazu wird Methan unter Ausschluss von Sauerstoff auf sehr hohe Temperaturen, typischerweise über 1000 °C, erhitzt. Unter diesen Bedingungen spaltet sich das Methanmolekül in Wasserstoffgas und festen Kohlenstoff auf. Da kein Sauerstoff beteiligt ist, entsteht während der Reaktion kein CO2. Dadurch unterscheidet sich die Methanpyrolyse grundlegend von der Dampfreformierung von Methan, dem heute vorherrschenden industriellen Verfahren zur Wasserstofferzeugung.
Ein wesentlicher Vorteil der Methanpyrolyse liegt in ihrem geringen CO2-Fußabdruck, vorausgesetzt, dass die Prozesswärme und Reaktionsenergie durch erneuerbaren Strom oder andere kohlenstoffarme Energiequellen bereitgestellt werden. Während der produzierte Wasserstoff stofflich oder als Energieträger genutzt werden kann, verbleibt der Kohlenstoff in fester Form und kann gespeichert oder als wertvoller Rohstoff genutzt werden.
Gegenwärtig werden mehrere technologische Ansätze für die Methanpyrolyse entwickelt. Zu den relevanten Systemen zählen elektrisch beheizte Reaktoren, Plasmareaktoren, Reaktoren mit geschmolzenem Metall oder flüssigem Salz sowie katalytische Systeme. Jeder dieser Ansätze zielt darauf ab, die Energieeffizienz, die Wasserstoffausbeute, die Prozessstabilität und die Kontrolle über die Eigenschaften des erzeugten Kohlenstoffs, wie Partikelgröße und Reinheit, zu optimieren.
3 Der strategische Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff an der Montanuniversität Leoben
Zur Stärkung des Forschungsschwerpunkts, der bereits durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern etabliert ist, hat die Montanuniversität Leoben im Jahr 2021 zwanzig Dissertationen initiiert, die vollständig aus Eigenmitteln finanziert werden. Darüber hinaus stellt die Errichtung des Forschungszentrums für Wasserstoff und Kohlenstoff, das mit einer Gesamtsumme von circa 25 Mio. € finanziert wurde, einen signifikanten Meilenstein hinsichtlich der weiteren Entwicklung und Skalierung in den Demonstrationsmaßstab von Technologien rund um die zentralen Schlüsselelemente Wasserstoff und Kohlenstoff dar [1‐6].
Von den 20 von der Montanuniversität Leoben finanzierten Dissertationen beschäftigten sich fünf mit der Methanpyrolyse und der Weiterverarbeitung bzw. Veredlung von dem bei diesem Prozess gewonnenen Kohlenstoff, vier mit unterschiedlichen Anwendungspfaden für Kohlenstoff, sieben mit der Speicherung und Anwendung von Wasserstoff, zwei mit Themen zu Elektrodenmaterialien für die Wasserelektrolyse sowie eine weitere Dissertation mit der Nutzung von Wasserstoff und anderen erneuerbaren Gasen in Energiesystemen. Darüber hinaus wurden in den vergangenen Jahren zahlreiche weitere Dissertationen und Forschungsprojekte in den bereits oben genannten Forschungsbereichen abgeschlossen. Abb. 1 stellt einen Überblick der maßgeblichen Forschungsfelder rund um die Herstellung, Speicherung, den Transport und die Anwendung von Wasserstoff und Kohlenstoff dar.
Abb. 1
Wesentliche Forschungsbereiche im strategischen Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff
Ein weiteres Dissertationsprogramm, finanziert von der Montanuniversität Leoben, wurde zu Beginn des Jahres 2026 initiiert und umfasst insgesamt fünf Dissertationen. Die inhaltlich aufeinander abgestimmten Dissertationen bilden ein synergetisches Forschungsnetzwerk entlang einer durchgängigen Prozesskette, die von fossilen und biogenen Kohlenstoffquellen über die Wasserstofferzeugung und -speicherung bis hin zur Charakterisierung und Veredlung des entstehenden Kohlenstoffs reicht. Die Entwicklung eines skalierbaren Gesamtsystems, das wissenschaftlich fundiert ist, zielt darauf ab, eine emissionsarme Bereitstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff sowie deren stoffliche Verwertung zu ermöglichen. In diesem Kontext werden biogene und fossile Quellen, thermochemische und plasmabasierte Verfahren, innovative Speicherkonzepte sowie die materialwissenschaftliche Charakterisierung methodisch und organisatorisch miteinander verknüpft.
Abb. 2 veranschaulicht überblicksmäßig einige Kenngrößen des strategischen Kernforschungsbereichs Wasserstoff und Kohlenstoff. Eine detaillierte Darstellung zu wesentlichen Gesichtspunkten der Methanpyrolyse sowie ein Einblick in zentrale Forschungsaktivitäten der Montanuniversität Leoben im strategischen Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff wurde bereits umfangreich publiziert [6‐16]. In den folgenden Abschnitten erfolgt nur eine überblicksmäßige Behandlung der wesentlichen Aspekte.
Abb. 2
Ausgewählte Kenngrößen zum strategischen Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff
3.1 Forschungsbereich Produktion von Wasserstoff und Kohlenstoff
Neben den umfangreichen Forschungsaktivitäten zur emissionsarmen Produktion von Wasserstoff und Kohlenstoff mittels Methanpyrolyse mit unterschiedlichen Reaktortechnologien befassen sich weitere Forschungsgruppen mit (1) der Entwicklung von Elektrodenmaterialien für die Wasserelektrolyse sowie (2) der Pyrolyse von Biomassereststoffströmen mit dem Ziel einer möglichst vollständigen stofflichen Nutzung beider Produkte, der Biokohle sowie dem Pyrolysegas. Die Anwendungsoptionen für die Biokohle sind vielseitig und umfassen unter anderem den Einsatz in der metallurgischen Industrie. Dort findet sie beispielsweise als Hilfsmittel zur Förderung der Schaumschlackenbildung oder als Legierungselement Verwendung. Eine zentrale Fragestellung im Rahmen dieses Forschungsbereichs beschäftigt sich mit der Nutzung des entstehenden Pyrolysegases, welches etwa zwei Drittel der Gesamtmasse ausmacht und in der Regel heute meist thermisch genutzt wird. Der hier dargelegte Ansatz sieht eine weitere Pyrolysestufe bei höherer Temperatur vor, in der das Produktgas direkt und ohne aufwändige Gasreinigung in ein nutzbares Synthesegas übergeführt wird. Dieses kann anschließend katalytisch in hochwertige Energiemoleküle wie Methan, Methanol oder synthetische Flugkraftstoffe weiterverarbeitet werden.
3.2 Forschungsbereich Speicherung und Transport von Wasserstoff
In diesem Forschungsbereich beschäftigen sich unterschiedliche Forschungsprojekte mit wesentlichen Aspekten zum Transport von Wasserstoff und den damit verbundenen materialwissenschaftlichen Fragestellungen sowie zur Speicherung von Wasserstoff in unterschiedlichen Größenordnungen, von kleinen Tankkonzepten für individuelle Mobilitätsanwendungen bis hin zur Speicherung im Untergrund. Die Ergebnisse dieser Forschungstätigkeiten liefern wesentliche Erkenntnisse zur gesellschaftlichen und industriellen Implementierung und Nutzung von Wasserstoff in einzelnen Sektoren sowie insbesondere auch in der Sektorenkopplung.
3.3 Forschungsbereich Anwendung von Wasserstoff und Kohlenstoff
Im Bereich der Anwendungsoptionen für Wasserstoff fokussieren sich die Forschungsarbeiten aktuell hauptsächlich auf die direkte stoffliche Nutzung von Wasserstoff in metallurgischen Prozessen sowie für das Recycling von Reststoffströmen. Darüber hinaus wird auch an technologischen Fragestellungen der katalytischen Konversion von Wasserstoff zu komplexeren Energiemolekülen geforscht.
Forschungsarbeiten im Bereich der Anwendung von Kohlenstoff konzentrieren sich auf die Nutzung von Kohlenstoff und daraus hergestellten Produkten als Bodenhilfsstoff für die Land- und Forstwirtschaft. Darüber hinaus wird auch an speziellen Fragestellungen für die Anwendung von Kohlenstoff in Baustoffen sowie der Funktionalisierung und Anwendung von Kohlenstoff in High-Tech-Anwendungen geforscht.
3.4 Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff
Im Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff an der Montanuniversität Leoben wird an einer Pilotanlage die Wasserstoff- und Kohlenstofferzeugung mittels Methanpyrolyse sowohl in einem Flüssigmetall- als auch in einem Plasmareaktor untersucht. Die Aufspaltung von Methan erfolgt dabei bei hohen Temperaturen, teilweise unterstützt durch katalytische Effekte. Im Flüssigmetallreaktor kommt hierfür ein über 1000 °C heißes Metallbad zum Einsatz, in das mehrere Kubikmeter Methan pro Stunde eingeleitet werden können. Im Plasmareaktor hingegen erfolgt die Gaszufuhr in einen elektrischen Lichtbogen bei Temperaturen von bis zu 10.000 °C. Ziel der Methanpyrolyse ist es, das Produktgas nach der Abtrennung des Kohlenstoffs direkt in der Industrie einzusetzen. Zu diesem Zweck befindet sich im Forschungszentrum ein Multikathodenofen, an dem der Einsatz von Wasserstoff als Reduktionsmittel in der Stahlherstellung erforscht wird. Der Betrieb der Anlage ist auf unterschiedliche Weise möglich: als Aggregat zur Untersuchung der Wasserstoffplasmaschmelzreduktion, bei der die Reduktion von Eisenerz in einem Wasserstoffplasma erfolgt, als Smelter zum gleichzeitigen Reduzieren und Schmelzen unterschiedlicher Einsatzstoffe oder als klassischer Elektrolichtbogenofen zum Einschmelzen von Stahlschrott und Eisenschwamm.
Zusätzlich wird aktuell der Aufbau eines Biomasse-Pyrolyseschneckenreaktors vorangetrieben, mit dem biogene Reststoffströme in Biokohle umgewandelt werden können. Das entstehende Produkt eignet sich als Ersatz für fossile Kohlenstoffträger in metallurgischen Anwendungen. Darüber hinaus soll der Einsatz der dabei entstehenden Pyrolysegase in den oben genannten Methanpyrolysereaktoren zur Umwandlung in ein Synthesegas untersucht werden. Die Weiterverarbeitung des so erhaltenen Produktgas zu Energiemolekülen wie Methan, Methanol und nachhaltigen Flugkraftstoffen (sustainable aviation fuels | SAFs) wird dann in einem anschließenden katalytischen Prozess untersucht.
Im nächsten Ausbauschritt ist eine Anlage zur Untersuchung des Wälzprozesses beim Recycling von Zink vorgesehen. Während im konventionellen Verfahren kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel zur Rückgewinnung des Metalls aus zinkhaltigen Stäuben eingesetzt werden, soll in dieser Anlage der Ersatz dieser Kohlenstoffträger durch Wasserstoff sowie dessen Auswirkungen auf den Prozess systematisch untersucht werden.
Mit der Inbetriebnahme des Forschungszentrums für Wasserstoff und Kohlenstoff (Abb. 3 und 4) im Oktober 2024 konnte die Montanuniversität Leoben ihre Forschungsaktivitäten im Bereich nachhaltiger Prozesse deutlich ausbauen. Zahlreiche Führungen und Workshops spiegeln das hohe Interesse aus Industrie, Wissenschaft, Politik und Gesellschaft wider. Damit bildet das Forschungszentrum eine zentrale Plattform für die Weiterentwicklung klimafreundlicher Technologien.
Abb. 3
Das Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff in Leoben Leitendorf
3.5 Querschnittsthemen im Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff
Neben seinen forschungsgetriebenen Aktivitäten verfolgt der strategische Kernforschungsbereich Wasserstoff und Kohlenstoff der Montanuniversität Leoben die strategische Zielsetzung, Bewusstseinsbildung als integralen Bestandteil des Forschungsnetzwerkes zu etablieren. Durch die systematische Integration partizipativer Bildungsansätze und strukturell reflektierter Kommunikationsstrategien werden eigens konzipierte Lehr- und Lernumwelten geschaffen, die Einzelpersonen mit Wissen, methodischen Werkzeugen und handlungsorientierten Kompetenzen im Themenfeld Wasserstoff- und Kohlenstoffanwendungen ausstatten. Ziel ist es, ein fundiertes Verständnis für technologische, ökologische und gesellschaftliche Zusammenhänge zu fördern und dadurch die effektive und nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen voranzutreiben [17].
Um diese Lehr- und Lernumgebungen für Schulen sowie für die breite Öffentlichkeit zugänglich zu machen, wird der Ansatz der Community Education herangezogen. Dieser zielt auf die Bildung aller Altersgruppen durch gemeinschaftliche, bedarfsorientierte Aktivitäten ab und trägt dazu bei, Wissen nicht nur zu vermitteln, sondern gemeinsam zu entwickeln und in gesellschaftliche Praxis zu überführen [18]. Die konsequente Ausrichtung auf partizipative Formate ermöglicht es, unterschiedliche Zielgruppen langfristig einzubinden und Lernprozesse nachhaltig zu verankern. Eine zentrale Maßnahme in diesem Kontext stellt MOSA (Montanuniversität Outdoor Science Activities) dar. Rund um das Gelände des Forschungszentrums wurde eine etwa 1600 m2 große Lehr- und Lernumgebung geschaffen, die interaktive Experimentier- und Mitmachstationen für Projekte mit Schüler:innen, Lehrenden und der interessierten Öffentlichkeit umfasst. Ergänzt wird MOSA durch barrierefreie Informationsmaterialien sowie durch ökologische Elemente wie eine Wildblumenwiese, einen Energiepfad und CO2-speichernde Bepflanzung. MOSA fungiert als Bottom-up-orientierte Plattform, über die zentrale Aspekte der Kreislaufwirtschaft, nachhaltiger Energie- und Stoffsysteme sowie klimarelevanter Technologien durch zielgruppenspezifische, innovative Lehr- und Lernkonzepte vermittelt werden. Seit April 2025 konnten bereits über 180 Schüler*innen für diese Themenbereiche sensibilisiert werden (Abb. 5). Ergänzend zu MOSA entwickelt die Montanuniversität Leoben mit dem SAFE Living Lab (Sustainable Agriculture and Forestry Experienced) eine weitere zentrale Infrastruktur für Bewusstseinsbildung und transdisziplinären Wissenstransfer. Das SAFE Living Lab wird nach aktuellem Plan eine rund 1,5 ha große Forschungs- und Lernfläche in unmittelbarer Nähe zum Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff umfassen. Ziel ist es, Sichtbarkeit, gesellschaftliches Engagement und transformative Prozesse zu fördern, indem kooperative Co-Design- und Co-Produktionsprozesse zwischen Wissenschaft, Industrie, Entscheidungsträger:innen und der Zivilgesellschaft ermöglicht werden. SAFE adressiert dabei globale Herausforderungen wie den Klimawandel und die Degradation von Böden und trägt zur Entwicklung und Erprobung nachhaltiger Lösungsansätze bei [17].
Abb. 5
Arbeiten am MOSA-Gelände – Kinder helfen beim Einpflanzen von etwa 1600 Staudenpflanzen rund um das Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff
Für beide Initiativen, MOSA und SAFE, besteht für Schulen, Vereine, Unternehmen und die interessierte Bevölkerung die Möglichkeit zur aktiven Gestaltungsteilnahme in Form von Partnerschaften oder Patenschaften, etwa für Bäume, Bildungselemente oder infrastrukturelle Komponenten. Die Bereitstellung interaktiver, praxisnaher Lernumgebungen unterstützt den Wissensaustausch und stärkt die Verbindung zwischen Forschung und Anwendung.
In ihrer Gesamtheit leisten diese Maßnahmen einen wesentlichen Beitrag zur Zielsetzung des strategischen Kernforschungsbereichs Wasserstoff und Kohlenstofff, wissenschaftliche Exzellenz, gesellschaftliche Verantwortung und praxisorientierten Wissenstransfer zu verbinden. Durch die gezielte Förderung von Verständnis, Beteiligung und Handlungskompetenz werden alle Akteur:innen, von Wissenschafter:innen bis hin zu Anwender:innen, befähigt, als Multiplikator:innen für eine klimafreundliche Zukunft zu wirken und einen sektorübergreifenden Transformationsprozess aktiv mitzugestalten.
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Hinweis des Verlags
Der Verlag bleibt in Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutsadressen neutral.
IPCC: Climate Change 2022 – Impacts, Adaptation and Vulnerability. Cambridge University Press (2023)
3.
IEA (2023): Towards hydrogen definitions based on their emissions intensity, Paris
4.
Hydrogen Europe: Clean Hydrogen Production Pathways (2024)
5.
IEA (2022): Global Hydrogen Report 2021, Paris
6.
Obenaus-Emler, R., Lehner, M., Michelic, S.K., Antrekowitsch, H.: Fokus Methanpyrolyse – Sektorübergreifende Transformation mit emissionsarmem Wasserstoff und Klimawandelanpassung mit festem Kohlenstoff. Berg Huttenmannische Monatshefte 170(4), 199–210 (2025). https://doi.org/10.1007/s00501-025-01582-7CrossRef
7.
Scheiblehner D., D. Neuschitzer, S. Wibner, A. Sprung und H. Antrekowitsch (2023): Hydrogen production by methane pyrolysis in molten binary copper alloys. International Journal of hydrogen energy 48 (16).
8.
Scheiblehner D., Antrekowitsch H., Neuschitzer D., Wibner S. und Sprung A (2023): Hydrogen Production by Methane Pyrolysis in Molten Cu-Ni-Sn Alloys. Metals 13 (7).
9.
Neuschitzer D., Scheiblehner D., Antrekowitsch H., Wibner S. und Sprung A. (2023): Methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor for CO2 free production of hydrogen. Energies 16 (20).
10.
Ebner T., Sprung A., Hochfellner A., Samberger S. und Antrekowitsch H. (2021): Preliminary investigations on Methane Pyrolysis for the Production of H2 in a Molten Metal Bath. World of Metallurgy – ERZMETALL 74 (2).
11.
Neuschitzer D. (2023): Production of carbon and hydrogen by methane pyrolysis: assessment of chemical properties of carbon produced via methane pyrolysis in a liquid metal bubble column reactor. Proceedings of SIPS 12, Panama.
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Daghagheleh O., Schenk J., Zheng H., Zarl M. A., Farkas M., Ernst D., Kieush L., Lehner M., Kostoglou, N. und Obenaus-Emler, R. (2024): Optimizing methane plasma pyrolysis for instant hydrogen and high-quality carbon production. International Journal of Hydrogen Energy 79.
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Abu Zahra, N., Wagner, S., Bandoniene, D., Obenaus-Emler, R., Puschenreiter, M. & Prohaska, T. (2024): Evaluating the Effect of Carbon from Methane Pyrolysis (CMP) on Element Mobilization in Soil. Biochar Day 7, Austria (Poster).
15.
Abu Zahra, N., Prohaska, T., Bandoniene, D., Fernández Balado, C., Hood-Nowotny, R., Soja, G., Obenaus-Emler, R., Wagner, S., & Puschenreiter, M. (2023): Characterization of technologically produced carbon (CMP) applied in agriculture. European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry, Ljubljana, Slovenia (Poster).
16.
Abu Zahra, N., Bandoniene, D., Fernández Balado, C., Kanzler, V., Hood-Nowotny, R., Soja, G., Obenaus-Emler, R., Wagner, S., Puschenreiter, M., & Prohaska, T. (2023): The effect of carbon produced by methane plasmalysis (CMP) on bioavailable nutrient fractions in soils. Wageningen Soil Conference 2023, Niederlande (Poster).
17.
Obenaus-Emler, R., Murphy, M., Pacher, C., Renner, R., Puschenreiter, M., Wopienka, E.: SAFE - Fit for the Future: a Transdisciplinary Living Lab. Berg Huttenmannische Monatshefte 170(4), 221–229 (2025). https://doi.org/10.1007/s00501-025-01570-zCrossRef
Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.
