V TECHNOLOGIEN FÜR DIE KOHLENSTOFFWENDE

I WAS IST KOHLENSTOFF?
II DAS KOHLENSTOFF-DILEMMA
III WIR BRAUCHEN DIE KOHLENSTOFFWENDE!
IV UNSER INSTITUT
V TECHNOLOGIEN FÜR DIE KOHLENSTOFFWENDE
VI INNOVATIONEN FÜR NACHHALTIGE PRODUKTE

Chemische Verbindungen mit den Elementen C, H & O sind die essentielle Basis für die organische Chemieindustrie. Die in natürlichen Ressourcen vorkommenden C- , H- & O-Verbindungen sind sehr komplex. Für die chemische Produktion müssen sie in geeignete Moleküle umgewandelt werden. Das erfolgt in der Regel in thermisch-chemischen Umwandlungsprozessen bei hohen Temperaturen und häufig auch bei hohen Drücken. 

Thermisch-chemische Umwandlung durch Pyrolyse

Pyrolyse ist die thermische Zersetzung bei erhöhten Temperaturen unter Luftabschluss.
Pyrolyseprozesse finden bei Temperaturen zwischen 150 – 1100 °C statt. Durch Pyrolyse werden z.B. Steinkohlenkoks für die Eisen- und Stahlherstellung im Hochofen sowie Holzkohle zum Grillen hergestellt.

Grafik Thermisch-chemische Umwandlung durch Pyrolyse

Pyrolyseöl ist ein Vielstoffgemisch aus C-, H- & O-Verbindungen mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten.Fester Pyrolysekoks besteht hauptsächlich aus C und wird z. B. für die Herstellung von Roheisen benötigt.Pyrolysegas ist eine Mischung aus Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasserstoff (H2) und Methan (CH4). Damit können wir entweder Strom und Wärme erzeugen oder chemische Produkte herstellen. 

Thermisch-chemische Umwandlung durch Gasifizierung

Gasifizierung ist die thermisch-chemische Umwandlung zu Gasen, hauptsächlich Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2), bei hohen Temperaturen. Gasifizierungsprozesse finden bei Temperaturen über 800 °C statt. Sauerstoff (O2) wird benötigt, um diese hohen Temperaturen zu erreichen. Häufig braucht man zusätzlich auch Wasserdampf (H2O). 

Grafik Thermisch-chemische Umwandlung durch Gasifizierung

Synthesegas – auch Syngas genannt – besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2). Aus Syngas lassen sich viele Basischemikalien wie Methanol, Ammoniak oder Paraffine herstellen. Mögliche Folgeprodukte sind Kunststoffe, Düngemittel oder auch hochwertige CO2-reduzierte bzw. CO2-neutrale synthetische Kraftstoffe (Kerosin, Diesel und Benzin). 

ICON Wusstest du das ...

Wusstest du, wie ...

... sich Verbrennung und Gasifizierung unterscheiden? Wir erklären es am Einsatzstoff Abfall.

Grafik - Unterschied_Verbrennung_Gasifizierung.jpg


Chemische Produkte können auch aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) erzeugt werden - allein durch die Zufuhr von Strom. Dies wird Power-to-X (PtX) genannt. Die Vorteile von PtX sind, dass CO2 und H2 nahezu unbegrenzt vorhanden sind und fluktuierender erneuerbarer Strom langfristig speicherbar wird.

Power-to-X (PtX)

... ist die Herstellung von chemischen Produkten (X) aus Strom.
Mit Strom wird Kohlenstoffdioxid (CO2) aus Abgasen oder aus der Luft abgetrennt und Wasserstoff (H2) durch Elektrolyse aus Wasser (H2O) gewonnen. Als Syntheseprodukte aus diesen beiden Gasen können viele Basischemikalien wie Methanol und Paraffine hergestellt werden. Mögliche Folgeprodukte sind Kunststoffe oder CO2-neutrale synthetische Kraftstoffe wie Kerosin, Diesel und Benzin.¹

Grafik Power-to-X (PtX)

Wasserelektrolyse

... ist die Spaltung von Wasser in H2 und O2 durch Strom.
Eine CO2-neutrale, umweltfreundliche Wasserelektrolyse wird mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben. Dabei entsteht  CO2-neutraler „grüner“ Wasserstoff. Er kann in Brennstoffzellen für die Mobilität, für die Strom- und Wärmeerzeugung oder als Reaktionsgas in der Chemie und in der Metallurgie genutzt werden. Der Nachteil ist, dass die Wasserelektrolyse sehr viel Strom benötigt. 

Grafik Wasserelektrolyse


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Referenzen zum Infoboard

  1. Verfahrenstechnische Maschinen und Apparate (VDMA) Home Page: VDMA Positionspapier Sektorkopplung – Forderungen zu Power-to-X; published March 12, 2018; https://vtma.vdma.org/viewer/-/v2article/render/24782194 (accessed February 20, 2020); VDMA e.V.