Nachhaltigkeit Forschungsprojekt will Treibhausgas-Emission bei Ethen-Herstellung signifikant reduzieren

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Heraeus Precious Metals forscht mit Partner-Unternehmen an der Umsetzung nachhaltiger chemischer Wertschöpfungsketten zur Herstellung von Ethen. Das Projekt hat den Namen Syngas-2-Ethene und ist auf eine Dauer von drei Jahren ausgelegt. Insgesamt werden ca. 1,6 Millionen Euro in eine klimaschonende Herstellung von Ethen investiert.

Ethen ist die am meisten produzierte Grundchemikalie. Es ist unter anderem der Ausgangsstoff für den weit verbreiteten Kunststoff Polyethylen, der in Folien und Verpackungen zum Einsatz kommt. Bislang wird Ethen fast ausschließlich aus Erdöl und anderen fossilen Rohstoffen hergestellt, verbunden mit einem hohen CO2-Ausstoß: pro produzierter Tonne Ethen fallen etwa 1,12 Tonnen CO2 an. Und genau hier setzt das Forschungsprojekt an.

Um die CO2-Emissionen bei der Produktion im industriellen Maßstab deutlich zu senken, soll Ethen nicht mehr aus Erdöl, sondern direkt aus Synthesegas gewonnen werden. Synthesegas ist ein Gemisch aus Kohlenmonoxid, Wasserstoff sowie wechselnden Mengen weiterer Gase. Für die Produktion von Synthesegas kommen nur industrielle Reststoffe oder biogene Rohstoffe, wie Biomasse zum Einsatz. Wenn später dann auch Prozessenergie aus regenerativen Energien bereitgestellt wird, kann so ein CO2-neutraler Technologiepfad realisiert werden.

Ruhr-Universität Bochum übernimmt die Leitung

Die Leitungs des Forschungsprojekt liegt bei der Ruhr-Universität Bochum (RUB). Neben Heraeus arbeiten zudem noch der Energieversorger EWE und Rubokat an der Umsetzung einer nachhaltigen chemischen Wertschöpfungskette zur Herstellung von Ethen. Die Partner haben sich darauf verständigt, Katalysatorkonzepte weiterzuentwickeln und ein effizientes Prozessfenster für das Produktionsverfahren zu finden. Eine begleitende Verfahrenssimulation bildet die Grundlage für eine umfassende Analyse der ökologischen Auswirkungen des Prozesses und für die Berechnung der techno-ökonomischen Vorteile des neuen Technologiepfades.

Katalysatorauswahl, -präparation und -optimierung erfolgen sowohl an der RUB als auch am Heraeus-Standort in Hanau. An der RUB finden zudem die Vorabtests und Screenings der Katalysatoren statt. Auch die Prozessentwicklung wird durch den Lehrstuhl übernommen.Heraeus begleitet die Katalysatorauswahl und stellt entsprechende, industrienah hergestellte Kleinmengen an Katalysatoren zu Verfügung. Aufgrund seiner Eigenschaften ist Ruthenium bestens als Edelmetall für den Katalysator geeignet. Die weiteren Spezifikationen des Katalysators werden in den nächsten Schritten definiert. Nachdem der geeignete Katalysator identifiziert wurde, wird Heraeus das Scale-up und die Formgebung des Katalysators für den Einsatz in kontinuierlich betriebenen Reaktionen durchführen.

RWE führt Pilotversuche durch

Für die Katalysatorcharakterisierung ist das Unternehmen Rubokat, ein Spin-off des Lehrstuhls für Technische Chemie der Ruhr-Universität Bochum, zuständig. Die Pilotversuche werden von RWE Power in deren Pilotanlage im Innovationszentrum Niederaußem durchgeführt. RWE wird auf Basis der Verfahrenssimulationen der RUB erste Wirtschaftlichkeitsabschät­zungen vornehmen. Das Verfahren hat ein enormes Potential: Jährlich werden 150 Millionen Tonnen Ethen produziert. Durch die klimaschonende Herstellung von Ethen können nach Schätzungen der Projektpartner bis zu 60 Prozent der Treibhausgas-Emissionen bei der Ethen-Herstellung eingespart werden. Nach Abschluss der dreijährigen Projektphase werden die gemeinsamen Forschungsergebnisse veröffentlicht. Anschließend wird in Folgeprojekten die Skalierung auf den industriellen Maßstab erfolgen.

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