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E2Fuels-Entwicklung eines einstufigen Reaktionssystems zur Methanolsynthese aus CO2 und regenerativen Wasserstoff mittels in-situ Produktsorption

Die Umstellung der Energieerzeugung von fossilen Energien auf nachhaltige Alternativen, wie Photovoltaik oder Windkraft, führt zu Fluktuationen in den produzierten Energiemengen. Diese sind bedingt durch Jahres- und Tageszeit sowie die allgemeine Wetterlage. Der zu besonders sonnigen oder windreichen Zeiten überschüssig produzierte Strom kann gespeichert werden, um zu windstillen Zeiten oder Zeiten ohne Sonnenschein zur Verfügung zu stehen. Um die überschüssige elektrische Energie speichern zu können, ist es zweckmäßig, diese zunächst in chemische Energie umzuwandeln. Diese Umwandlung passiert meist durch Elektrolyse, wobei Wasser mittels Stromzufuhr in Wassersoff und Sauerstoff umgewandelt wird. Der Wasserstoff kann als Energiespeicher dienen und bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt oder chemisch wertschöpfend eingesetzt werden. Die chemische Umwandlung ist vor allem dann sinnvoll, wenn der Wasserstoff nicht Vorort und zeitnah verbraucht wird. Da Transport und Lagerung von Wasserstoff anspruchsvoll ist, ist es sinnvoll, ihn in leichter händelbare chemische Energiespeicher umzuwandeln. Einer dieser Speicher ist Methanol, welches im Anschluss als Brennstoff oder Plattformchemikalie eingesetzt werden kann. Im Rahmen des E2Fuels Projekts soll die Methanolsynthese aus regenerativem Wasserstoff näher untersucht werden. Als Kohlenstoffquelle für die Bildung von Methanol wird CO2 eingesetzt, das beispielsweise aus den Abgasen der Industrie abgetrennt werden kann. Die Reaktion ist gleichgewichtslimitiert und bedarf daher aufwendiger Gasrezyklierung.

Im E2Fuels Projekt wird das Methanol aus Wasserstoff und CO2 mit Hilfe von in-situ Sorption aus dem Gleichgewicht entfernt, wodurch die Ausbeute deutlich steigt. Für diese dynamische Methanolsynthese werden für die Langzeitanwendung optimierte Absorptionsflüssigkeiten entwickelt sowie Katalysatoren adaptiert. Dies geschieht in einer neuartigen Anlage um die Reaktion hinsichtlich Aktivität, Ausbeute, Selektivität, Dynamik und Wirtschaftlichkeit zu optimieren. In Kooperation mit der Industrie entsteht so eine Großtechnische Anlage zur Methanolherstellung aus regenerativem Wasserstoff und CO2 aus Industrieabgasen.

Dieses Projekt wird unter dem Förderkennzeichen 03EIV011B vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) über einen Zeitraum von 36 Monaten gefördert.