{"id":239207,"date":"2020-08-27T11:00:00","date_gmt":"2020-08-27T09:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/innovationorigins.com\/?p=239207"},"modified":"2020-08-27T11:00:00","modified_gmt":"2020-08-27T09:00:00","slug":"emissionsfrei-neues-verfahren-zur-gewinnung-von-wasserstoff-und-karbon-aus-erdgas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/emissionsfrei-neues-verfahren-zur-gewinnung-von-wasserstoff-und-karbon-aus-erdgas\/","title":{"rendered":"Emissionsfrei: Neues Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Karbon aus Erdgas"},"content":{"rendered":"\n

An der Montanuniversit\u00e4t Leoben<\/a><\/em> verfolgen Forscher einen zweigleisigen Ansatz in der Herstellung von Wasserstoff: Erdgas wird in Wasserstoff und Karbon zerlegt – emissionsfrei. Die \u00f6sterreichische Universit\u00e4t hat eine lange Tradition im Metallwesen. Mit der Gewinnung von Karbon macht sie einen knappen Werkstoff verf\u00fcgbar, der revolution\u00e4re nachhaltige Technologien in Landwirtschaft, \u00a0Bauindustrie und High-Tech erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n

Grundlage f\u00fcr den zweigleisigen Zugang zur Wasserstoffproduktion ist die Anwendung von verschiedenen Pyrolyse-Verfahren, die an der Montanuniversit\u00e4t entwickelt wurden. Dabei arbeiten die Forscher mit einem hochtemperierten Bad aus fl\u00fcssigen Metallen, die eine Art Katalysatorwirkung haben. Da bei dem Verfahren fester Kohlenstoff (Karbon) als Nebenprodukt erzeugt wird, ist der produzierte Wasserstoff emissionsfrei (CO2-frei).<\/p>\n\n\n\n

Auch interessant:<\/strong> Wie CO2 aus der Umgebungsluft zu einem High-Tech-Rohstoff wird<\/a><\/p>\n\n\n\n

Professor Dr. Peter Moser<\/a>, der das Projekt im Rahmen des Resources Innovation Center (RIC) Leoben<\/a><\/em> koordiniert, geht von einem deutlich erh\u00f6hten Bedarf an emissionsfreiem Wasserstoff in den n\u00e4chsten Jahrzehnten aus. Er sieht die Pyrolyse als \u00dcbergangsl\u00f6sung bis zum Vollausbau der erneuerbaren Stromerzeugung und will sie gemeinsam mit \u00f6sterreichischen Industriepartnern auf einen industriellen Ma\u00dfstab bringen.  <\/p>\n\n\n\n

\u201eUnsere Technologie soll ab sp\u00e4testens 2030 einsetzbar sein und den CO2-Output um etwa ein Viertel reduzieren. So kann die Zeit bis 2050 \u00fcberbr\u00fcckt werden. Bis  dahin wird es dann schon neue Technologien f\u00fcr erneuerbare Energien geben.\u201c Professor Dr. Peter Moser<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

CO2-Rucksack<\/h3>\n\n\n\n

Das \u00e4lteste Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff ist die Wasserdampf-Reformierung, bei der man Erdgas (CH4) mehrstufig mit hei\u00dfem Wasser reagieren l\u00e4sst. Reaktionsprodukte sind Wasserstoff und Kohlendioxid (CO2). Problematisch an dem Verfahren ist die Entstehung von umweltsch\u00e4dlichen CO2-Emissionen.<\/p>\n\n\n\n

Eine weitere Technologie, mit der Wasserstoff gewonnen wird, ist die Elektrolyse, bei der man Strom mit Wasser aufspaltet. Die Elektrolyse ist einfach und umweltfreundlich und funktioniert nur mit Strom aus erneuerbaren Energien, wie etwa Windr\u00e4dern oder Photovoltaik. Allerdings ist der Stromverbrauch hoch und erneuerbare Energien stehen bis dato nur eingeschr\u00e4nkt zur Verf\u00fcgung, erkl\u00e4rt Moser. \u201eBei der Wasserstoffgewinnung in Form von Elektrolyse braucht es 180.000 Kilojoule Energie pro Kilogramm Wasserstoff. Hingegen braucht es bei der Aufspaltung von Erdgas nur 45.000 Kilojoule Energie pro Kilogramm Wasserstoff. Unser Verfahren ist also energetisch viermal so effizient wie die Elektrolyse. Das wirkt sich entsprechend auf den CO2-Fu\u00dfabdruck aus\u201c.<\/p>\n\n\n\n

\u201eAlles was wir tun, hat einen CO2-Rucksack. Ein wasserstoffbetriebenes Auto f\u00e4hrt zwar mit geringem, direktem CO2-Aussto\u00df, aber sowohl die Herstellung des Autos als auch die des Wasserstoffs verursachen einen CO2 Aussto\u00df \u2013 selbst wenn der Wasserstoff aus der Elektrolyse kommt.\u201c Professor Dr. Peter Moser<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Lebenszyklus-Analyse<\/h3>\n\n\n\n

Parallel zur Skalierung der Pyrolyse werden die Partner im Kooperationsprojekt auch eine Lebenszyklusanalyse durchf\u00fchren: vom Bohrloch f\u00fcr die Erdgasgewinnung \u00fcber den Transport des Erdgases in Pipelines bis hin zur Pyrolyse und letztendlich der \u00dcbergabe des Wasserstoffs an einen Verbraucher. Damit wollen sie die Wirkung des CO2-Fu\u00dfabdrucks transparent machen und mit der Wirkung der anderen Herstellungsvarianten vergleichbar. <\/p>\n\n\n\n

Erste Absch\u00e4tzungen zeigen, dass der Wasserstoff aus Pyrolyse nur mit etwa f\u00fcnf Kilogramm CO2 pro Kilogramm belastet ist, jener aus der Elektrolyse mit gegenw\u00e4rtigem Strommix in Europa jedoch mit 30 Kilogramm CO2 pro kg Wasserstoff. Moser: \u201eWenn eines Tages ausreichend erneuerbare Stromquellen zur Verf\u00fcgung stehen, dann werden der Wasserstoff aus der Elektrolyse und jener aus der Pyrolyse in etwa den gleichen CO2 Fu\u00dfabdruck haben. Wir sehen unsere Pyrolyse daher als komplement\u00e4re Technologie, die der Industrie die ben\u00f6tigten gro\u00dfen Mengen an Wasserstoff zur Verf\u00fcgung stellen kann.\u201c<\/p>\n\n\n\n

Pyrolyse<\/h3>\n\n\n\n

Die Pyrolyse ist schon lange bekannt und erforscht, wurde aber bisher noch nicht so weit vorangetrieben, dass sie industriell nutzbar w\u00e4re. Weitere auf Pyrolyse basierende Forschungsprojekte zur Wasserstoffgewinnung laufen in Deutschland und in den Niederlanden. Die zweigleisige Herstellung von Karbon und Wasserstoff sei bisweilen aber noch kaum untersucht, erkl\u00e4rt Moser. Der Wasserstoff entsteht emissionsfrei und Karbon ist ein wertvoller Rohstoff. Die geringen Mengen, die derzeit verf\u00fcgbar sind, stammen aus Graphitlagerst\u00e4tten und aus der Verarbeitung von Kunststoffen und anderen Industrieprozessen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eWenn wir Erdgas in der Pyrolyse aufspalten, entstehen ein Teil Wasserstoff und drei Teile Kohlenstoff. Wenn wir nur auf Wasserstoff abzielen w\u00fcrden, wie andere Konsortien, dann w\u00e4re das ein Nachteil. F\u00fcr uns ist es aber ein Vorteil, weil wir auf die Produktion von Karbon konzentriert sind.\u201c Professor Dr. Peter Moser<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

In dem Pyrolyse-Verfahren arbeiten die Forscher von der Montanuniversit\u00e4t mit einem gro\u00dfen Gef\u00e4\u00df, das mit hochtemperiertem, fl\u00fcssigem Metall gef\u00fcllt ist. Sobald sie Erdgas durchleiten, zerf\u00e4llt dieses in Karbon und Wasserstoff \u2013 in hochreiner Form. Momentan besteht diese Metallfl\u00fcssigkeit aus Nickel und Kupfer. In Zukunft wollen sie Gallium einsetzen, um die Temperatur reduzieren zu k\u00f6nnen. Moser: \u201eDas wirkt sich positiv auf die \u00d6kobilanz aus.”<\/p>\n\n\n\n

\u00dcbergangsl\u00f6sung<\/h3>\n\n\n\n

Makel des Verfahrens ist die Tatsache, dass es auf Erdgas basiert, einer nicht erneuerbaren Quelle. Moser ist sich dessen bewusst und argumentiert mit den Vorr\u00e4ten an Erdgas, die selbst bei gesteigerter Nutzung noch an die 300  Jahre reichen w\u00fcrden. Die Gewinnung von Wasserstoff und Karbon aus Erdgas sei zudem mit sehr geringer Umweltwirkung machbar. Weiters spreche f\u00fcr Erdgas, dass bestehende Pipelines nutzbar sind. Man muss kein neues Versorgungsnetzwerk aufbauen, um Erdgas an die lokalen Energieunternehmen und weiter zu den Verbrauchern zu leiten. Die Pyrolyse-Anlagen, die das Erdgas in Wasserstoff umwandeln, sollen bei den Energieunternehmen installiert werden, wobei die Investition \u00fcberschaubar bleibe. Die Anlagen seien sowohl von der Dimension als auch von den Kosten klein, so Moser.<\/p>\n\n\n\n

Ein starkes Argument sieht er auch in der Zweigleisigkeit der Methode, die den Prozess emissionsfrei macht und parallel dazu Karbon hervorbringt. Moser: \u201eKarbon ist ein sehr stabiler Stoff, der nicht wieder in Kohlenstoff oxidiert und kann dadurch f\u00fcr nachhaltige Methoden in Bauindustrie und Landwirtschaft angewendet werden.\u201c Kooperationen mit der Universit\u00e4t f\u00fcr Bodenkultur<\/a><\/em> in Wien laufen bereits.<\/p>\n\n\n\n

Industriema\u00dfstab<\/h3>\n\n\n\n

Gemeinsam mit Forschungspartnern aus der Industrie sollen nun \u00fcber eine Pilotanlage Informationen f\u00fcr das Design des Pyrolyseverfahrens im industriellen Ma\u00dfstab gesammelt werden. Au\u00dferdem soll getestet werden, welche Metalle im Hinblick auf die Gewinnung von Karbon und Wasserstoff zum Einsatz kommen k\u00f6nnen. Neben der Skalierbarkeit des Prozesses geht es um technisch, wirtschaftlich und \u00f6kologisch sinnvolle Verwertungsoptionen f\u00fcr Karbon. Eine Lebenszyklus-Analyse soll sowohl f\u00fcr die Methanpyrolyse als auch f\u00fcr die Nutzungsoptionen f\u00fcr Karbon erfolgen.<\/p>\n\n\n\n

Projektleiter im Forschungsbereich ist Robert Obenaus-Emler<\/a>. Industrie- und Projektkoordinator ist RAG Austria<\/a><\/em>, das gr\u00f6\u00dfte Gasspeicher- und Energiesparunternehmen \u00d6sterreichs. Die Industriepartner:<\/p>\n\n\n\n