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Reinheit ist oberstes Gebot

Projektpartner Linde hingegen verfügt über Referenzen bei der CO₂-Reinigung und entwickelt eine Anlage für die Tests der Reinigungsmembran. Mit der Abtrennung aus dem Rauchgas ist es nämlich nicht getan. Rein genug für die Methanisierung ist das Kohlendioxid erst nach der Passage durch eine Polymermembran, die Katalysatorgifte herausfiltert. „Das ist ein relevanter Schritt des iC4-Projektes und entscheidend dafür, ob sich die Gase einsetzen lassen“, sagt Dr. Nicole Schrödel, verantwortlich für die chemische Entwicklung bei Linde Gas. Den Entwicklern schwebt ein Verbundsystem aus einem selektiven Polymer und einem silikonbasierten Trägermaterial vor, was kein Zufall ist, schließlich ist mit Wacker der Silikonexperte schlechthin an Bord.

Knifflig ist auch die Aufgabe der Fraunhofer-Experten, aus der Verbundmembran eine Hohlfaser zu formen, doch die ersten Versuche stimmen diese zuversichtlich. Die Grundlagen für erste Beschichtungs- und CO₂-Permeationsversuche seien geschaffen, berichtet Thomas Schiestel. Da es mehrere Optionen zur Abtrennung (siehe Tabelle) gibt, setzt man auf Adsorptionsverfahren als zweites Standbein. Als Spezialist für Sorbentien ist Süd-Chemie (Clariant) ebenfalls mit im Boot, denn bislang hapert es an langlebigen Adsorptionsmitteln und solchen, die das Kohlendioxid wie einen Schwamm aufsaugen und hinterher wieder freigeben – und zwar beides besonders schnell. Kummer bereiten der Gruppe um Dr. Andreas Geissbauer, Süd-Chemie Technology Scout, vor allem die riesigen Mengen an Sorbens, die nötig sind, um das CO₂ aus den gewaltigen Rauchgasströmen zu fischen: Ein Kraftwerk mit einer Leistung von 500 Megawatt stößt immerhin rund 2,5 Millionen Kubikmeter Rauchgas aus, und das ist nur eines von vielen.

Immer wieder Synthesegas

Doch letztlich steht und fällt das Projekt mit der Synthese des Methans. Hier entscheidet sich, ob das Konzept tragfähig ist und wie die endgültige Energiebilanz aussieht. Denn die Methanisierung frisst eine Menge Energie, und das könnte die Mission zum Scheitern verurteilen, sollte sich zum Schluss herausstellen, dass mehr Kohlendioxid in die Athmospäre gepustet als ihr entzogen wird. Kern dabei ist die Methanisierung von Gasgemischen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, eine alte Technologie, für die bereits 1912 Paul Sabatier den Chemie-Nobelpreis erhielt. Doch das Forschungscluster will die Sabatierreaktion mit einer Wassergas-Shift-Reaktion umfunktionieren. Geisbauer erklärt: „Als Kohlenstoffquelle im Synthesegas wollen wir CO₂ nutzen und es mit regenerativem H₂ zu Methan umsetzen.“

Bisher arbeitet der Sabatierprozess mit Nickelkatalysatoren, die jedoch für den neuen Prozess nicht ausreichen. Der neue Katalysator, den Wacker und Clariant mit Unterstützung der TU München parallel entwickeln, muss allerhand können: Vergiftungsresistenz und Stabilität bei den zu erwartenden Lastwechseln sind nur einige der Eigenschaften, die Wacker-Experte Alexander Zipp aufzählt. Die Konzeption der Hardware, also des gekühlten Rohrbündelreaktors, in dem die eigentliche Methanherstellung erfolgt, erscheint da schon fast einfach. Zumal Prof. Dr.-Ing. R. Bank, Entwicklungsleiter bei Man Diesel & Turbo, bereits das Bild einer Versuchsanlage präsentieren kann: Ein automatisierter, für den Kontibetrieb ausgelegter Einrohrreaktor mit Gasversorgung, Analytik und Abgasreinigung.

Der Zeitplan, den Initiator Rieger im Kopf hat, ist jedenfalls ebenso ambitioniert wie das gesamte auf drei Jahre angelegte Projekt: Ziel ist nach zwei Jahren eine Pilotanlage, an der sich das Land Bayern beteiligt.

* Die Autorin ist Redakteurin der PROCESS.

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