Aus Abgas wird Roh­stoff: Carbon2Chem®-Laboreinweihung bei Fraun­ho­fer UMSICHT

Der Rhein-Herne-Kanal in Oberhausen

Eröff­ne­ten gemein­sam das Carbon2Chem®-Labor (v.l.n.r.): Ralf Gül­den­zopf (Stadt Ober­hau­sen), Dr. Mar­kus Oles (thys­sen­krupp AG, Pro­jekt­ko­or­di­na­ti­on), Dr. Hol­ger Ruland (Max-Planck-Insti­tut für Che­mi­sche Ener­gie­kon­ver­si­on), Min­Dir Vol­ker Rie­ke (Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung), Prof. Gör­ge Deer­berg (Fraun­ho­fer UMSICHT, Pro­jekt­ko­or­di­na­ti­on), Dr. Raoul Kling­ner (Fraun­ho­fer-Gesell­schaft), Prof. Eck­hard Weid­ner (Insti­tuts­lei­ter Fraun­ho­fer UMSICHT).
© Fraun­ho­fer UMSICHT/Birgit Sei­del

Bei Carbon2Chem® arbeitet seit 2016 ein Konsortium aus Industrie und Forschung daran, Hüttengase aus der Stahlproduktion als Rohstoffquelle für die chemische Industrie zu erschließen. Heute wurde in Oberhausen am Standort von Fraunhofer UMSICHT das projekteigene Labor eingeweiht. Auf 500 Quadratmetern Laborfläche und an 30 Büroarbeitsplätzen arbeitet das Partnerkonsortium gemeinsam an Verfahren zur Gasreinigung sowie zur Produktion von Methanol und höheren Alkoholen. Die im Oberhausener Labor entwickelten Ergebnisse bilden die wissenschaftliche Basis für die Arbeiten mit den realen Hüttengasen im Carbon2Chem®-Technikum am Stahlstandort in Duisburg. Hier ist es 2018 erstmalig gelungen, Methanol und Ammoniak unter industriellen Realbedingungen aus Hüttengasen zu erzeugen.

Car­bon2Chem® ist ein Groß­pro­jekt in dem 17 Part­ner aus Indus­trie und For­schung eine Tech­no­lo­gie erar­bei­ten, die bei einer groß­tech­ni­schen Umset­zung rund 20 Mil­lio­nen Ton­nen der jähr­li­chen CO2-Emis­sio­nen der deut­schen Stahl­bran­che wirt­schaft­lich ver­wert­bar machen kann. Die Tech­no­lo­gie ist auch in ande­ren CO2-inten­si­ven Indus­tri­en ein­setz­bar. Car­bon2Chem® wird vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) mit rund 63 Mil­lio­nen Euro geför­dert.

Pro­jekt für inno­va­ti­ons­ori­en­tier­ten Kli­ma­schutz

»Car­bon2Chem® zeigt, dass Kli­ma­schutz und wett­be­werbs­fä­hi­ge Indus­trie kein Gegen­satz sind. Car­bon2Chem® erschließt in der Stahl- und Che­mie­in­dus­trie immen­se Kli­ma­schutz­po­ten­zia­le mit einem zukunfts­wei­sen­den Ansatz bran­chen­über­grei­fen­der Ver­net­zung. Die enge Zusam­men­ar­beit von Uni­ver­si­tä­ten, außer­uni­ver­si­tä­ren For­schungs­ein­rich­tun­gen und ‚glo­bal play­ern‘ ist dabei bei­spiel­ge­bend für den For­schungs­stand­ort Deutsch­land«, betont Vol­ker Rie­ke, Ablei­tungs­lei­ter im BMBF, die Bedeu­tung des Ver­bund­pro­jekts für den inno­va­ti­ons­ori­en­tier­ten Kli­ma­schutz.
Carbon2Chem®-Labor Koope­ra­ti­ons­ort für gemein­schaft­li­che For­schung

»Die Zie­le von Car­bon2Chem® las­sen sich nur in enger Koope­ra­ti­on von Wirt­schaft und Wis­sen­schaft errei­chen. Die sehr guten Ergeb­nis­se der letz­ten Jah­re bele­gen dies und stel­len die Wei­chen für eine wirt­schaft­li­che Wand­lung der CO2-Emis­sio­nen der Stahl­in­dus­trie in wert­vol­le Roh­stof­fe für die che­mi­sche Indus­trie«, bemerkt Prof. Gör­ge Deer­berg, stellv. Insti­tuts­lei­ter von Fraun­ho­fer UMSICHT. »Das Carbon2Chem®-Labor ist ein wesent­li­cher Bau­stein in der Infra­struk­tur des Pro­jekts und ermög­licht die gemein­schaft­li­che Erfor­schung not­wen­di­ger Grund­la­gen im Pro­jekt.«

Das Carbon2Chem®-Labor in Ober­hau­sen: Grund­la­ge für die Arbei­ten im indus­tri­el­len Rah­men

Am Stand­ort des Fraun­ho­fer UMSICHT in Ober­hau­sen betrei­ben Fraun­ho­fer UMSICHT und das Max-Planck-Insti­tut für Che­mi­sche Ener­gie­kon­ver­si­on (MPI-CEC) das Carbon2Chem®-Labor. Hier for­schen die Part­ner des Kon­sor­ti­ums gemein­sam an Ver­fah­ren zur Gas­rei­ni­gung sowie zur Pro­duk­ti­on von Metha­nol und höhe­ren Alko­ho­len. Die Ergeb­nis­se bil­den die wis­sen­schaft­li­che Basis für die Arbei­ten mit den rea­len Hüt­ten­ga­sen, die am Ran­de des Stahl­stand­orts Duis­burg durch­ge­führt wer­den. Dort bie­tet das Carbon2Chem®-Technikum direk­ten Zugang zu rea­len Hüt­ten­ga­sen und die Mög­lich­keit, Ver­su­che unter indus­tri­el­len Rah­men­be­din­gun­gen durch­zu­füh­ren.

Gas­rei­ni­gung, Kata­ly­sat­or­tests für Pro­duk­ti­on höhe­rer Alko­ho­le

Die Expe­ri­men­te zur Gas­rei­ni­gung die­nen zur Ana­ly­se und Ent­fer­nung von Stör- und Spu­ren­stof­fe, die in Hüt­ten­ga­sen vor­lie­gen kön­nen und die Syn­the­se stö­ren bzw. behin­dern. Wei­ter­hin wer­den im Labor in enger Abstim­mung mit den Pro­jekt­part­nern Kata­ly­sat­or­tests durch­ge­führt, um Kata­ly­sa­to­ren für die Pro­duk­ti­on höhe­rer Alko­ho­le aus­zu­wäh­len und das Ver­fah­ren zu opti­mie­ren.
Metha­nol­pro­duk­ti­on und Gas­auf­be­rei­tung

Bei der Metha­nol­pro­duk­ti­on bestehen ver­schie­de­ne Schwer­punk­te.

Das MPI-CEC beschäf­tigt sich u. a. mit dem Ver­hal­ten des Kata­ly­sa­tors bei dyna­mi­scher Ver­än­de­rung ver­schie­de­ner Ver­fah­ren­s­pa­ra­me­ter. Fraun­ho­fer UMSICHT vari­iert die Zusam­men­set­zung der Gase zur Ermitt­lung des Rah­mens der für die Syn­the­sen not­wen­di­gen Gas­auf­be­rei­tung. Die Ergeb­nis­se bil­den u. a. die Grund­la­ge für Simu­la­ti­on der Metha­nol­pro­duk­ti­on im vor­ge­se­he­nen cross-indus­tri­el­len Pro­duk­ti­ons­netz­werk.

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