Ammoniak dank grünem/blauen Wasserstoff Ammoniak wird grün(er): Warum Wasserstoff Ursache und Lösung des CO2-Problems ist

Von Dominik Stephan

Ammoniak ist, trotz seines unangenehmen Geruchs, eine der wichtigsten und meistproduzierten Basischemikalien der Welt. Das Gas ist nicht nur als Grundstoff für Düngemittel begehrt, sondern aus der Produktion sämtlicher Stickstoffverbindungen nicht wegzudenken. Die Produktion ist jedoch mit enormen CO2-Emissionen verbunden, insbesondere durch die Wasserstoffproduktion im Dampfreformer. Das es auch anders ginge, zeigt eine Studie der Dechema: Packt man den Ammoniak-Stier bei den Wasserstoff-Hörnern, ließen sich 19 Prozent der anfallenden Emissionen einsparen.

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Soll die Ammoniak-Produktion grün(er) machen: Blauer Wasserstoff, hier in einer Air-Products-Anlage in Kanada.
Soll die Ammoniak-Produktion grün(er) machen: Blauer Wasserstoff, hier in einer Air-Products-Anlage in Kanada.
(Bild: Air-Products)

Die Produktion von Ammoniak ist eine der größten Quellen für Kohlendioxid-Emissionen im Industrie-Sektor. Dafür verantwortlich ist ausgerechnet das Gas, das anderswo als Wunderstoff der Defossilierung gehandelt wird: Wasserstoff. Stammt dieser nämlich wie bisher aus fossilen Quellen, entstehen (wie bei der Dampfeformierung) schnell pro erzeugter rund zehn Tonnen CO2. Doch das müsste nicht so sein: Mit neuen Wasserstofftechnologien könnten die Emissionen aus der Ammoniakproduktion bis zum Jahr 2030 um 4.900 kt reduziert werden, so die Autorinnen und Autoren der Studie. Im Vergleich zu heute ließen sich damit fast 19 Prozent der bei der Ammoniakproduktion entstehenden Emissionen einsparen, wie eine neue Studie der Dechema (im Auftrag von Fertilizers Europe) zeigt.

So wäre es möglich, Wasserstoff konventionell zu erzeugen und das dabei entstehende Kohlendioxid zu speichern (sogenanntes ‘Carbon Capture und Storage‘ oder CCS, als "blauer" Wasserstoff). Wasserstoff könnte zudem mittels Wasser-Elektrolyse gewonnen werden und dafür konventioneller Strom (gelber Wasserstoff) oder Ökostrom genutzt werden (grüner Wasserstoff), wobei der grüne Wasserstoff entweder vor Ort erzeugt wird oder aus der Pipeline kommt. In Betracht gezogen wurde zudem, Wasserstoff durch Methanpyrolyse zu gewinnen (türkisfarbener Wasserstoff).

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Blau machen für das grüne Ammoniak?

Dabei zweigt sich, dass die Kohlendioxidemissionen im Jahr 2030 aus der Ammoniakproduktion massiv sinken würden, wenn dabei "blauer" (statt wie bisher "grauer") Wasserstoff genutzt wird (minus 3.000 kt CO2-Emissionen pro Jahr).

Noch größere Einsparungen wären möglich, wenn konventionell hergestellter Wasserstoff teilweise (10 %) durch grünen oder gelben Wasserstoff, der vor Ort produziert wird, ersetzt wird. Damit würden 900 kt beziehungsweise 200 kt Kohlendioxid pro Jahr weniger emittiert. Der Einsatz grünen Wasserstoffs, der per Pipeline kommt, würde den Ausstoß des Treibhausgases zusätzlich um 500 kt und der Einsatz von türkisfarbenem Wasserstoff um 300 kt pro Jahr verringern.

Wasserstoff-Produktion ist der Schlüssel

Allerdings ist der Einsatz neuer Wasserstofftechnologien auch mit höheren Produktionskosten für das begehrte Ammoniak verbunden. Dabei erwartet die Dechema, dass die Produktion von Ammoniak mittels blauem Wasserstoff im Jahr 2030 in etwa gleich viel kosten könnte, wie heute übliche Verfahren . Die Verwendung von vor Ort erzeugten gelben und grünem Wasserstoff sowie grünem Wasserstoff aus der Pipeline und türkisfarbenem Wasserstoff würde im Gegensatz dazu erheblich höhere Produktionskosten nach sich ziehen.

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(Bild: Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technology e.V. (INP))

Angesichts des Pariser Klimaabkommens müsse dennoch jeder Sektor seine Treibhausgasemissionen in naher Zukunft senken, erklären die Forscher: „Wir müssen uns daher grundlegend fragen, welches realistische Potenzial in den derzeit betriebenen Anlagen steckt, weniger Treibhausgase freizusetzen. Unsere Studie zeigt hier, dass die europäischen Düngemittelhersteller mit dem Einsatz neuer Wasserstofftechnologien signifikant dazu beitragen könnten, den CO2-Ausstoß bis 2030 zu reduzieren", bilanziert Dr. Florian Ausfelder, der Hauptautor der Studie. ●

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