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Nachhaltigkeit

Stimmen aus der Forschung

Ein echter Meilenstein 

Um Treibhausgasemissionen in großem Stil senken zu können, arbeiten unsere Forscher mit Hochdruck an grundlegend neuen, CO2-armen Produktionsverfahren. Die Methanpyrolyse, ein vom BMBF gefördertes Projekt (Link), steht dabei aktuell besonders im Fokus. Über den Bau der Testanlage sprachen wir mit den zwei BASF-Forschern Dieter Flick und Dr. Frederik Scheiff.

Dieter Flick leitet das Methanpyrolyse-Projekt. Neben administrativen Aufgaben ist er für die Entwicklung des Verfahrens verantwortlich.

Dr. Frederik Scheiff leitet das Team Hochtemperaturreaktionen. Im Rahmen der Methanpyrolyse ist dieses Team für den zentralen Schritt, die Reaktorentwicklung, zuständig. 

Was ist das Besondere an der Methanpyrolyse? Woran haben Sie bisher gearbeitet? 

Dieter Flick: Die Methanpyrolyse ist eine grundlegend neue Prozesstechnologie, mit der Erdgas oder Biomethan direkt in die Bestandteile Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten wird. Der Prozess erfordert vergleichsweise wenig Energie, und wird das Verfahren mit Strom aus erneuerbaren Energien betrieben, entstehen sogar keine Treibhausgase. Das ist eine Idee, die schon seit den 1960er Jahren besteht, aber immer an der technischen Umsetzung scheiterte. 

Bei BASF wird die Methanpyrolyse seit 2010 erforscht, zwischen 2013 und 2017 auch im Rahmen eines BMBF-geförderten Gemeinschaftsprojekts. Wir arbeiten mit Hochdruck an den neuen Produktionsverfahren, denn Klimaschutz ist uns wichtig und wir möchten hier schnell vorankommen. Deshalb ist das Projekt auch ein Teil des Carbon Management F&E Programms, in dem BASF seit 2018 Forschungsaktivitäten bündelt.

Wir müssen den Pyrolyseprozess grundlegend erforschen und daran arbeiten wir weiterhin. Auf Laborebene haben wir die technische Machbarkeit und Reaktionskinetik untersucht; daraufhin wurde ein erstes Reaktorkonzept mit einem bewegten Kohlenstoffbett entwickelt und wir haben kleine Proben von festem Kohlenstoff hergestellt. Jetzt steht der nächste Schritt an. Letztes Jahr wurde für die Methanpyrolyse eine weitere Förderung durch das BMBF genehmigt.

 

Womit beschäftigen Sie sich in dem seit April 2019 laufenden Projekt? 

Frederik Scheiff: Das Wesentliche in diesem Projekt ist der Schritt aus dem Labor hinaus in eine größere Testanlage. Dieser Schritt ist ein echter Meilenstein für uns. Unsere Testanlage ist etwa 15 m hoch und wir bauen sie seit letztem Sommer in Ludwigshafen. Ziel ist es, herauszufinden, ob das Verfahren auch im industriellen Maßstab gelingen kann. 

Der Bau schreitet gut voran. Natürlich unter Einhaltung aller Corona-Schutzmaßnahmen wie beispielsweise der Maskenpflicht, weil die Kollegen nicht immer den Abstand einhalten können. Aber das klappt sehr gut. Die zentralen Teile für den Reaktor werden im Sommer geliefert und eingebaut. 

Die Testanlage ist voraussichtlich Ende des Jahres fertig. Nach einer Anlaufphase werden wir sie im Schichtbetrieb rund um die Uhr betreiben. Sie soll unter anderem Aufschluss über das Beheizungskonzept, aber auch den Einsatz neuartiger, hochtemperaturfester Werkstoffe geben.  

Dieter Flick: Mit dem Bau dieser Testanlage sind die Forschungsarbeiten natürlich nicht beendet. Wir prüfen derzeit zusammen mit den Projektpartnern beispielsweise geeignete Verwendungsmöglichkeiten für den Kohlenstoff. Er fällt bei der Methanpyrolyse als festes, hochreines Produkt an und könnte in der Aluminium-, Stahl-, oder Bauindustrie oder als Graphitersatz für Batteriematerialien eingesetzt werden. Hier laufen derzeit viele Untersuchungen und Patentanmeldungen, immer mit Blick auf die Gesamt-CO2-Bilanz. 

 

Wie geht es weiter, wenn die Testanlage erfolgreich in Betrieb genommen wurde und auch tatsächlich die Reaktion und damit Produktion von Wasserstoff und Kohlenstoff stabil erfolgt?

Frederik Scheiff: Von der Idee bis zu Realisierung ist es bei einem solchen Projekt ein sehr weiter Weg. Wir sind alle sehr gespannt, denn die Testanlage ist ein erster Schritt und dringt in eine grundlegend andere Dimension im Vergleich zum Labor vor. Sobald die Testanlage stabil läuft, starten wir mit einem weiteren Forschungsprojekt durch, in dem wir am Scale-up arbeiten und den Bau einer Pilotanlage vorbereiten.  

 

Können Sie uns einen kurzen Ausblick zur Methanpyrolyse geben? Was bedeutet es für BASF und die chemische Industrie, wenn die Methanpyrolyse erfolgreich ist? 

Dieter Flick: Wenn die Herstellung von Wasserstoff und hochreinem Kohlenstoff in der Testanlage und die anschließende kommerzielle Umsetzung des Verfahrens in einer Pilotanlage erfolgreich ist, wäre das nicht nur für das Forscherteam der BASF ein Durchbruch. Das neue Verfahren könnte auch ein wichtiger Baustein für eine CO2-reduzierte Herstellung von Grundchemikalien wie Ammoniak und Methanol in der gesamten chemischen Industrie sein. 

Das Verfahren – vorausgesetzt wir verwenden Strom aus erneuerbaren Energien – ist CO2-neutral. Dazu braucht es dann aber eben auch sauberen Strom in den nötigen Mengen und zu wettbewerbsfähigen Preisen, was wesentlich eine Frage der politischen Rahmenbedingungen ist. Für mich und das ganze Team ist dieses Projekt auf jeden Fall eine besondere Herausforderung und wir sind stolz darauf, dass wir diesen Weg zu einer CO2-armen Chemie mitgestalten können.