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Fossile Energie ohne Klimagase

Forscher gewinnen Wasserstoff aus Methan ohne Kohlendioxid-Emissionen

| Redakteur: Tobias Hüser

Die Erzeugung von Energie aus Erdgas ohne jegliche Kohlendioxid-Emissionen könnte mithilfe einer neu entwickelten Technologie schnell Wirklichkeit werden. Nach zweijähriger Forschungsarbeit hat ein Team aus Wissenschaftlern einen Versuchsreaktor entwickelt, in dem Wasserstoff aus Methan erzeugt wird.

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Elementares Kohlenstoffpulver entsteht neben Wasserstoff beim Cracken von Methan mit dem neuartigen Verfahren.
Elementares Kohlenstoffpulver entsteht neben Wasserstoff beim Cracken von Methan mit dem neuartigen Verfahren.
(Bild: KIT)

Karlsruhe – Wissenschaftler des Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben die Nutzung des Energiegehalts von Methan in Form von Wasserstoff ohne gleichzeitige Bildung von Kohlendioxid erforscht.

Anstelle der direkten Verbrennung von Methan (CH4) lassen sich seine molekularen Komponenten Wasserstoff (H2) und Kohlenstoff (C) beim sogenannten „Cracken“ auftrennen. Diese Reaktion erfolgt bei Temperaturen deutlich über 750 °C, schädliche Emissionen entstehen nicht.

Hauptprodukt Wasserstoff

Das erste Produkt, Wasserstoff, ist ein Energieträger, der für seine saubere Verbrennung und hohe Energiedichte je Masseeinheit bekannt ist. Geplante Anwendungen umfassen Brennstoffzellen, die Erzeugung von Strom sowie wasserstoffgetriebene Fahrzeuge. Abgesehen von diesen zukünftigen Anwendungen ist Wasserstoff bereits heute ein wichtiger industrieller Rohstoff, der in großen Mengen zur Produktion von Ammoniak – einer wichtigen Vorläufersubstanz in der Düngemittelindustrie - eingesetzt wird.

Weltweit geschieht die Wasserstoffproduktion jedoch immer noch größtenteils mithilfe konventioneller Technologien, wie etwa der Dampf-Methan-Reformierung, wofür Erdgas als Ausgangsmaterial benötigt wird. Dabei werden beträchtliche Mengen an Kohlendioxid freigesetzt. Kohlendioxid-Emissionen der Ammoniakindustrie allein belaufen sich gegenwärtig auf etwa 200 Millionen Tonnen pro Jahr. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Emissionen der gesamten Bundesrepublik Deutschland betragen insgesamt etwa 800 Millionen Tonnen pro Jahr.

Vermarktungsfähiger pulverförmiger Kohlenstoff als Nebenprodukt

Neben Wasserstoff als Hauptprodukt des Methan-Crackens entsteht als Nebenprodukt fester schwarzer elementarer Kohlenstoff, dessen Bedeutung als industrieller Rohstoff stetig zunimmt. So wird er beispielsweise in großen Mengen in der Produktion von Stahl, Kohlenstofffasern und vielen kohlenstoffbasierten Strukturen und Materialien eingesetzt.

Der durch den neuartigen Cracking-Prozess entstehende Kohlenstoff hat die Form eines Pulvers. Sein Wert als vermarktungsfähiges Produkt trägt zur wirtschaftlichen Machbarkeit des Methan-Crackens bei. Alternativ könnte der Kohlenstoff gelagert werden, was sehr viel leichter, sicherer und auch kostengünstiger zu bewerkstelligen wäre als etwa die Speicherung von Kohlendioxid.

Das Cracken von Methan ist keine neue Idee. In den vergangenen zwei Jahrzehnten wurden an verschiedenen Einrichtungen zahlreiche Versuche durchgeführt, die seine technische Machbarkeit unter Beweis stellten. Allerdings kam es immer wieder zu Verstopfungen der Anlagen, die Umwandlungsrate blieb entsprechend gering.

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