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16.10.2019 | Energiewende | Nachricht | Onlineartikel

Power-to-X-Prozesse: Effizienter und Klimaneutral

Autor:
Leyla Buchholz

Die rasche Reduzierung von CO2-Emissionen ist weltweit eine der herausforderndsten Aufgaben unserer Zeit. Es gibt bereits Technologien, um unvermeidbares CO2 in wertvolle Produkte umzuwandeln. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme in Dresden haben keramikbasierte Reaktoren entwickelt, mit denen aus CO2 und Wasserdampf Grundstoffe für die chemische Industrie herstellbar sind.

Deutschland – als eine der größten Volkswirtschaften – liegt beim Ausstoß von CO2 weltweit auf Platz sechs. Allein im industriellen Sektor fallen jährlich 188 Millionen Tonnen CO2 an. Gleichzeitig muss Deutschland den Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung deutlich erhöhen, um die Klimaziele zu erreichen. Doch diese erneuerbaren Energien sind zeitlich schwankend und auch nicht unbegrenzt verfügbar. Daher gilt es, diese intelligent und vor allem effizient einzusetzen.

Derzeit werden verschiedene Strategien zur Nutzung unvermeidbarer CO2-Emissionen verfolgt, um daraus beispielsweise chemische Grundstoffe (X) herzustellen. Um dies möglichst klimaneutral zu realisieren, muss der dafür benötigte Strom (Power) aus erneuerbaren Energien bezogen werden: So wird klimaschädliches CO2 zur Herstellung klimaneutraler Produkte genutzt. Solche Power-to-X-Prozesse sind aber bislang noch zu ineffizient, da sie aus vielen aufwändigen Einzelprozessen bestehen. Wissenschaftlern des Fraunhofer IKTS ist es nun gelungen, eine Laboranlage – bestehend aus keramikbasierten Reaktoren – zu entwickeln, in der eine CO2-Umwandlung in klimaneutrale Chemierohstoffe gelingt. In diesen Reaktoren werden die Einzelprozesse intelligent gekoppelt sowie Stoff- und Energieflüsse intensiviert. Dadurch steigt die Effizienz gegenüber bisherigen Power-to-X-Prozessen.

Unvermeidbare CO2-Emissionen fallen beispielsweise in großen Mengen in der Zement- und Kalkindustrie an. Um dieses CO2 nutzbar zu machen, werden am Fraunhofer IKTS vielfältige keramische Komponenten und Technologien eingesetzt. Beispielsweise sorgen keramische Filterkerzen für das Entstauben der Abgase. Erst nach einer solchen Grobreinigung kann das CO2 durch keramische Membranen herausgefiltert werden. Das so gewonnene CO2 wird in einem neu entwickelten, keramischen Hochtemperatur-Elektrolyse-Reaktor bei über 750 °C in Kohlenmonoxid umgewandelt. Gleichzeitig – und das ist das Besondere – wird im selben Reaktor aus Wasserdampf der Wasserstoff erzeugt – daher auch der Name Co-Elektrolyse. Kohlenmonoxid und Wasserstoff ergeben zusammen Synthesegas.

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