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Nachhaltigkeit

Innovationen für eine klimaschonende Chemieproduktion

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Der Klimaschutz ist fest in der neuen Unternehmensstrategie von BASF verankert. Damit wir CO2-Emissionen langfristig und in erheblichem Umfang reduzieren können, müssen grundlegend neue emissionsarme Technologien entwickelt werden. Im Forschungs- und Entwicklungsprogramm Carbon Management hat BASF alle Projekte gebündelt, die sich den Verfahren der Zukunft widmen. 

Elektrisch beheizt: Steamcracker-Ofen

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Die größten CO2-Quellen in der chemischen Industrie sind fossile Brennstoffe, denn Chemie braucht Energie. Um Rohbenzin zur Weiterverarbeitung in Olefine und Aromaten aufzuspalten, benötigen die Steamcracker der BASF eine Temperatur von 850°C. Bisher werden die Spaltöfen der Cracker fossil befeuert, also mit Erdgas betrieben. 

Wenn wir diese Spaltöfen stattdessen mit Strom aus erneuerbaren Quellen betreiben, wäre eine CO2-Ersparnis von bis zu 90 Prozent möglich. 

Zur Entwicklung und Pilotierung von elektrisch beheizten Steamcracker-Öfen haben BASF, SABIC und Linde eine gemeinsame Vereinbarung unterzeichnet. Die Partner haben bereits gemeinsam an Konzepten gearbeitet, um die im Heizprozess eingesetzten fossilen Brennstoffe durch erneuerbaren Strom zu ersetzen. Mit diesem innovativen Ansatz für einen der Kernprozesse der petrochemischen Industrie, wollen die Parteien eine vielversprechende Lösung anbieten und so einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der CO2-Emissionen in der chemischen Industrie leisten.

Dieser Technologiesprung markiert einen Meilenstein auf dem Weg zu einer emissionsarmen Chemieindustrie. Wir haben nicht nur die weltweit ersten elektrischen Heizkonzepte für Steamcracker entwickelt, sondern wollen auch die Zuverlässigkeit von Schlüsselkomponenten für den Einsatz in dieser Art von Hochtemperatur-Reaktoren nachweisen. Um eine zeitnahe Umsetzung in den Produktionsmaßstab vorantreiben zu können, sind eine Investitionsförderung und wettbewerbsfähige Preise für erneuerbare Energien wichtige Voraussetzungen."
Dr. Martin Brudermüller
Dr. Martin Brudermüller
Chairman of the Board of Executive Directors of BASF SE
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CO2-freie Wasserstoff-Herstellung: Methanpyrolyse

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Die chemische Industrie benötigt große Mengen Wasserstoff. Als Reaktionspartner verwendet ihn BASF zum Beispiel in der Ammoniaksynthese. Da Wasserstoff als Energieträger und Energiespeicher für viele nachhaltige Anwendungen der Zukunft unverzichtbar ist, wird seine Bedeutung weiter zunehmen.

Die Dampfreformierung ist zurzeit das bedeutendste großindustrielle Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas oder Kohle. Dieses Verfahren setzt allerdings erhebliche Mengen an CO2-frei.

Für die emissionsfreie Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas entwickelt BASF im Rahmen des Carbon Management F&E Programms gemeinsam mit Kooperationspartnern in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt die Technologie der Methanpyrolyse. Dabei wird Methan oder Erdgas, das vor allem Methan enthält, direkt in die Bestandteile Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten. Im Vergleich zu anderen Verfahren für die emissionsfreie Wasserstoffherstellung benötigt die Methanpyrolyse nur knapp ein Fünftel der elektrischen Energie. Der Bau einer Versuchsanlage in Ludwigshafen ist abgeschlossen und die Inbetriebnahme läuft derzeit. 

Noch offen ist bisher, wie der anfallende granulare Kohlenstoff aus unserer Pyrolyse genutzt werden wird. Generell gibt es zahlreiche Absatzmärkte für festen Kohlenstoff, insbesondere für hochreinen Kohlenstoff. Zu den Abnehmern zählen bspw. die Aluminium-, Stahl-, Reifen- und Bauindustrie.

Eine Lagerung ist grundsätzlich auch denkbar, denn unser Pyrolyse-Kohlenstoff ist kein Gefahrstoff und stabil lagerbar. Die verschiedenen Ansätze zur Nutzung oder Lagerung von Pyrolysekohlenstoff werden im laufenden Projekt untersucht.

Als Ausgangstoff der Methanpyrolyse kann auch aus Biogas gewonnenes Biomethan verwendet werden. Der dann entstehende Pyrolyse-Kohlenstoff könnte als klimaneutraler Kohlenstoff anderen Industrien zur Verfügung gestellt werden, welche beispielsweise begrenzte Möglichkeiten der Emissionsreduktion haben. Wird ein solch biobasierter Kohlenstoff gelagert oder dauerhaft gebunden, stellt dies eine sogenannte „Carbon Negative Technology“ dar. 

Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten werden aktuell untersucht. Erst wenn diese Fragen gelöst sind, kann eine Pilotanlage errichtet werden, deren erfolgreicher Betrieb Grundlage für eine kommerzielle Umsetzung ist.

Emissionsfreie Herstellung: Methanol

Methanol ist ein wichtiger Ausgangsstoff für viele Produkte von BASF. Im Rahmen des Carbon Management F&E Programms arbeiten BASF-Forscher nun an einem neuen klimafreundlichen Verfahren zur Herstellung dieser wichtigen Basischemikalie. Ziel ist es, den Ausstoß von CO2 nicht nur zu senken, sondern über den gesamten Prozess kein CO2  zu emittieren. Die Verfahrensentwicklung im Rahmen des Carbon Management F&E Programms ist abgeschlossen und BASF prüft derzeit alle Nutzungsoptionen.

 

Das Verfahren

Im neuen Verfahren der BASF wird das Synthesegas durch eine partielle Oxidation von Erdgas erzeugt, die keine CO2-Emissionen verursacht. Während die Verfahrensschritte Methanolsynthese und Destillation nahezu unverändert übernommen werden konnten, war beim Zusammenführen und Verarbeiten der hier anfallenden Abgasströme Erfindergeist gefragt. Sie werden zunächst mit reinem Sauerstoff verbrannt. Durch eine Gaswäsche wird daraufhin das Rauchgas vollständig von CO2 befreit. Damit dessen Kohlenstoff nicht verloren geht, sondern erneut für die Methanolsynthese zur Verfügung steht, wird das aufgefangene CO2 zu Beginn des Prozesses wieder eingespeist. Als Ergänzung ist dabei allerdings zusätzlicher Wasserstoff erforderlich, der ebenfalls ohne CO2-Emissionen hergestellt sein sollte, also etwa durch die Methanpyrolyse, die auch im Forschungsprogramm entwickelt wird.