CO2-Recycling in der chemischen Industrie

zwei Ingenieure blicken von einer Pilotanlage auf Freiberg
Mitte März 2022 fand die Startveranstaltung zum Forschungsvorhaben SCOORE – Synthesegas aus CO2-Recycling – statt, in dem Forschende der TU Bergakademie Freiberg gemeinsam mit BASF eine neue Prozessführung zum Recycling von Kohlenstoffdioxid entwickeln und erproben.

Synthesegas, ein Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid, bildet einen der wichtigsten Grundbausteine der chemischen Industrie und wird unter anderem mithilfe der partiellen Oxidation aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen wie Erdöl oder Erdgas erzeugt. Bei diesem Prozess werden bisher nicht unerhebliche Mengen an Kohlenstoffdioxid freigesetzt.

Um diese Treibhausgasemissionen zu reduzieren, möchte BASF gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg im neuen Forschungsvorhaben ein Verfahren entwickeln und erproben, bei dem CO2 nicht mehr freigesetzt, sondern als kohlenstoffhaltiger Ausgangsstoff für die Synthesegasherstellung eingesetzt wird. Dazu soll eine großtechnisch umsetzbare Fahrweise für die nicht-katalytische partielle Oxidation von Methan innerhalb einer CO2-angereicherten Atmosphäre entwickelt werden.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert (Förderkennzeichen 03EE5109B). Das Forschungsvorhaben umfasst die Entwicklung von Rechenmodellen basierend auf der numerischen Strömungsmechanik (CFD) zur detaillierten Beschreibung der thermochemischen Konversionsprozesse, die experimentelle Überprüfung im Pilotmaßstab sowie einen Testlauf im großtechnischen Maßstab für eine sichere und spezifikationsgerechte Synthesegaserzeugung.

An der Pilotanlage HP POX des Instituts für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen   wird das neue Verfahren getestet. Foto: TU Bergakademie Freiberg / Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen

„Mithilfe einer umfassenden Prozessmodellierung und detaillierten CFD-Berechnungen werden zeit- und kosteneffizient neue, optimierte Verfahrenskonzepte virtuell entworfen und anschließend mithilfe der Pilotanlage HP POX des Instituts für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurswesen im Pilotmaßstab demonstriert“, erklärt Prof. Andreas Richter, Inhaber der Professur Modellierung von thermochemischen Konversionsprozessen. Dazu wird die TU Bergakademie Freiberg Verfahrensdaten aus der Industrie und Versuchsdaten aus der eigenen Versuchsanlage einsetzen. Auf Basis dieser experimentellen Ergebnisse und der Modellrechnungen kann in einer zweiten Phase des Projekts beim Industriepartner BASF in einer bestehenden Anlage ein Demonstrationsversuch im industriellen Maßstab durchgeführt und damit die Skalierbarkeit des Verfahrens nachgewiesen werden. „Die industrienahen Versuche in unserer Pilotanlage schaffen die Voraussetzungen, die neue Technologie bereits während der Projektlaufzeit am Produktionsstandort der BASF in Ludwigshafen zu demonstrieren“, so Prof. Martin Gräbner, Leiter des Instituts für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen.

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