Global
Nachhaltigkeit

Neue Technologien

trees_header.png

Basischemikalien wie Wasserstoff oder Methanol sind für rund 70 Prozent der Treibhausgasemissionen der Chemieindustrie in Europa verantwortlich – doch sie sind unverzichtbarer Startpunkt für all die innovativen Produkte, die Klimaschutz für unsere Kunden ermöglichen und unseren Alltag erleichtern. Deshalb stehen sie im Fokus unserer Forschung. 

Chemische_Produktion_Treibhausgasemissionen_DE.png
Wir sind optimistisch, dass Technologien wie die Methanpyrolyse oder die Elektrifizierung des Steamcrackers den Wandel hin zu einer CO2-armen Chemieproduktion möglich machen werden.“
Andreas Bode_Portrait.jpg
Dr. Andreas Bode, Projektleiter Carbon Management F&E Programm

Zu den wichtigsten klimafreundlichen Technologien, an denen BASF mit Hochdruck arbeitet, gehören der elektrisch betriebene Steamcracker-Ofen zur Produktion von Basischemikalien sowie Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff wie die Methanpyrolyse und die Wasser-Elektrolyse. Sauberer Wasserstoff ist ein Schlüssel für das Gelingen der Transformation hin zu klimafreundlicher Chemie, Mobilität und klimafreundlichem Heizen.

Elektrisch beheizt: Steamcracker-Ofen

210329_eSteamcrackers_DE.PNG

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 100 Prozent bei der Beheizung 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."
Chairman of the Board of Executive Directors of BASF SE, Ludwigshafen, Germany, responsible for Corporate Legal, Compliance, Tax & Insurance; Corporate Development; Corporate Communications & Government Relations; Corporate Human Resources; Corporate Investor Relations
Dr. Martin Brudermüller
Vorsitzender des Vorstands der BASF SE
Graph_eFurnace_de.png

Klimaneutralität mit sauberem Wasserstoff 

Für BASF ist der Einsatz von sauberem Wasserstoff ein zentrales Element, um die Treibhausgasemissionen zu reduzieren. In Europa ist BASF beispielsweise einer der größten Wasserstoffhersteller. Allein in unserem Stammwerk in Ludwigshafen produzieren wir rund 250.000 Tonnen Wasserstoff pro Jahr. Das Gas ist ein zentraler und unersetzlicher Rohstoff für wichtige Produkte wie Ammoniak und steckt in vielen Verbrauchsprodukten vom Kaugummi bis zu Kunststoffen. Wasserstoff wird meist aus Kohlenwasserstoffen wie Erdgas mittels Dampfreformierung erzeugt, was mit hohen CO2-Emissionen einhergeht (etwa 9 bis 10 Tonnen CO2 je Tonne Wasserstoff). Damit gehört die Wasserstoffproduktion mit zu den größten CO2-Emittenten in der Chemieindustrie.

Um in Zukunft Wasserstoff CO2-frei herzustellen, setzt BASF parallel auf zwei Verfahren: die kommerziell verfügbare Wasser-Elektrolyse und die Methanpyrolyse, für die BASF eine neue Prozesstechnologie entwickelt. Um die CO2-freie Wasserstoffproduktion weiter auszubauen, muss ausreichend Strom auf Basis erneuerbarer Energie verfügbar sein.

Während in der Chemieindustrie Wasserstoff stofflich verwertet wird, kann er in anderen Anwendungsbereichen als Energieträger (Mobilität, Gebäudeheizung) eingesetzt werden. Da emissionsarmer Wasserstoff knapp ist, braucht es eine Priorisierung des Gases für die Bereiche, in denen sein Einsatz essenziell ist.

Mehr zu Wasserstoff finden Sie hier (auf Englisch)

Sauberer Wasserstoff: Methanpyrolyse

Methanepyrolysis_thumbnail_DE.JPG

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. Kommt dabei Strom aus erneuerbaren Quellen zum Einsatz, ist das Verfahren selbst CO2-frei. Der Bau einer Versuchsanlage in Ludwigshafen ist abgeschlossen und die Inbetriebnahme läuft derzeit. 

Wir arbeiten mit Hochdruck an der Methanpyrolyse, denn es braucht realisierbare Lösungen für sauberen Wasserstoff. Es ist für uns eine besondere Herausforderung, dass wir diesen Weg zu einer CO2-armen Chemie mitgestalten können.“
Portrait_Flick_Dieter_methanepyrolysis.jpg
Dieter Flick
Leiter des Methanpyrolyse-Projekts

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, beispielsweise die Aluminium- oder Stahlindustrie. 

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

CO2-freie Wasserstoff-Herstellung: Wasser-Elektrolyse

Bei der Wasser-Elektrolyse wird Wasser mit Hilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Da die Energie hierbei durch Strom und nicht durch einen Oxidationsprozess (Verbrennung) eingebracht wird, ist der Stromverbrauch hoch.  

BASF prüft derzeit in Zusammenarbeit mit Siemens Energy Möglichkeiten für den Bau eines PEM-Wasserelektrolyseurs (Proton Exchange Membrane) mit einer Leistung von 50 Megawatt zur CO2-freien Herstellung von Wasserstoff aus Wasser und elektrischem Strom am Standort Ludwigshafen. Dieser CO2-freie Wasserstoff soll vorwiegend stofflich genutzt werden im Verbund, sowie in begrenztem Umfang für den Markthochlauf des Mobilitätsmarktes in der Metropolregion Rhein-Neckar.

Speichertechnologien für CO2

Wir haben das Ziel, CO2-Emissionen erst gar nicht entstehen zu lassen. Ist dies nicht möglich, wollen wir aber auch den Einsatz von Speicherverfahren für CO2 prüfen. Am Standort Antwerpen plant BASF die Beteiligung an einem der größten Projekte zur Speicherung von CO2 unter der Nordsee (Carbon Capture and Storage, CCS). Zusammen mit Partnern des Konsortiums „Antwerp@C“ bietet das die Möglichkeit, die Emission von über 1 Million Tonnen CO2 pro Jahr aus der Produktion von Basischemikalien zu vermeiden. Eine endgültige Investitionsentscheidung soll 2022 fallen. 

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.