Verwertung von CO2 als Kohlenstoff-Baustein unter Verwendung überwiegend regenerativer Energie
Ansprechpartner
Telefon
- work
- +49 241 80 98174
- E-Mail schreiben
Im Rahmen des Projekts CO2RRECT wird die stoffliche Umwandlung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in Rohstoffe für die chemische Industrie unter Einsatz von überwiegend regenerativer Energie untersucht. Das aus Kohlekraftwerken abgeschiedene CO2 soll auf diese Weise nachhaltig in Kunststoffen gebunden werden. Da das CO2 dabei hauptsächlich Methan als Ausgangsstoff für die Kunststoffherstellung ersetzt, kann somit gleichzeitig der Bedarf an fossilen Primärenergieträgern reduziert werden.
Für die Produktion von Isocyanaten (z. B. MDI), einem Edukt der Polyadditions-Reaktion zur Herstellung von Polyurethan, werden unter anderem Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffmonoxid (CO) benötigt. In CO2RRECT werden die folgenden drei Prozesse zur Bereitstellung dieser beiden Rohstoffe untersucht:
Reverse Water-Gas-Shift CO2 + H2 --> CO + H2O
Dry Reforming CO2 + CH4 --> 2CO + 2H2
CO2 Hydrierung CO2 + H2 --> HCOOH
Wie die Reaktionsgleichungen zeigen wird allen Prozessen CO2 als Edukt zugeführt. Zur chemischen Aktivierung des thermodynamisch sehr stabilen CO2 wird hauptsächlich H2 eingesetzt, der durch eine Elektrolyse bereitgestellt wird. Ein Teil des dabei erzeugten H2 wird außerdem direkt für die Herstellung der Isocyanate benötigt. Durch den Einsatz der Elektrolyse kann der Wasserstoff überwiegend aus regenerativen Energiequellen erzeugt werden. Da diese regenerative Energie hauptsächlich aus fluktuierenden Energieträgern (z. B. Wind) besteht, ist es notwendig die Elektrolyse auch in Teillast zu fahren. Die chemische Produktion ist jedoch für ein konstantes Energieangebot optimiert, deshalb ist die Speicherung der zugeführten Energie in Form von H2 notwendig. Aufgabe von CO2RRECT ist damit auch die Identifikation eines geeigneten Wasserstoffspeichers.
Ziel der Arbeiten an der RWTH Aachen (LTT) ist die Auswahl geeigneter Lösungsmittel für die Ameisensäuresynthese, zur Realisierung des in der Abb. dargestellten zweiphasigen Reaktors. In diesem Herstellungsverfahren stellt d ie Auswahl der Lösungsmittel neben dem Katalysator einen zentralen Erfolgsfaktor dar, der einen dramatischen Einfluss auf die Effizienz haben kann. Daher soll ein systematisches „Screening“ nach geeigneten Lösungsmitteln für die Reaktionsdurchführung und für die Produktabtrennung durchgeführt werden. Diese „Screenings“ sollen mit dem prädiktiven thermodynamischen Modell COSMO-RS durchgeführt werden und dazugehörige Prozesssimulationen sowie weitere benötige Werkzeuge erstellt werden.
Projektdetails
Projektpartner
Bayer Technology Services GmbH
Bayer MaterialScience AG
RWE Power AG
Siemens AG
Invite GmbH
CAT Catalytic Center
Institut für Technische und Makromolekulare Chemie
Lehrstuhl für Technische Thermodynamik
Institute for Power Generation and Storage Systems
MPI für Dynamik komplexer technischer Systeme
Fritz-Haber Institut
Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock
Ruhr-Universität Bochum
Technische Universität Dortmund
Technische Universität Dresden
Universität Stuttgart
Karlsruhe Institute of Technology
Technische Universität Darmstadt
Förderer
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz – Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2“ durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
Mehr Information finden Sie auf der Website des Bundersministeriums.