Lachgas-Emissionen reduzieren Nichts zu lachen: So werden Lachgas-Emissionen bei der Kunststoffproduktion vermieden

Redakteur: Dominik Stephan

Nicht immer hat der Treibhauseffekt mit CO2 zu tun: Distickstoffmonoxid oder Lachgas, welches etwa in der Kunststoffproduktion als Nebenprodukt anfällt, ist trotz des Namens extrem klimaschädlich. Für die Hersteller, die entsprechende Emissionszertifikate vorhalten müssen, wird Klimaschutz so unter Umständen zum Business Case. Dabei ist mit einer entsprechenden Abgasbehandlung eine N2O-freie Produktion durchaus möglich, wie ein Projekt in Antwerpen demonstriert.

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Luftaufnahme des Caprolactam-Komplexes am Standort in Lillo/Antwerpen, Belgien.
Luftaufnahme des Caprolactam-Komplexes am Standort in Lillo/Antwerpen, Belgien.
(Bild: Lanxess)

Klingt komisch, ist es aber nicht: Lachgas-Emissionen sollen für etwa 10% des Treibhauseffektes verantwortlich sein. Das für den Menschen eigentlich ungefährliche Distickstoffmonoxid verbleibt extrem lange in der Atmosphäre und trägt zur globalen Erwärmung oder dem Abbau der Ozonschicht bei. Neben stickstoffhaltigen Düngemitteln sind auch verschiedenen industrielle Produktionsprozesse, etwa von Kunststoffvorprodukten wie Adipinsäure oder Caprolactam, für die Freisetzung von Lachgas verantwortlich.

Das Problem ist bekannt: Tatsächlich müssen Unternehmen N2O in ihrem Treibhausbudget ausweisen und entsprechende Emissionsrechte vorhalten. Besser wäre es natürlich, das Gas gar nicht erst in die Umwelt entweichen zu lassen – und genau das lässt sich das Spezialchemie-Unternehmen Lanxess zweistellige Millionenbeträge kosten. Immerhin wollen die Kölner bis 2040 treibhausgasneutral arbeiten, da konnte man die Lachgas-Emissionen nicht einfach ignorieren.

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N2O steht bei Lanxess übrigens nicht erst seit der Ankündigung weitreichender Klimapläne im herbst 2019 auf der Agenda: Schon 2009 – auch damals mitten in einer Wirtschaftskrise - brachten die Kölner eine Lachgas-Reduktions-Anlage (im Lanxess-Sprech kurz LARA) in Krefeld-Uerdingen an den Start. Das Projekt am Niederrhein wurde im Rahmen eines sogenannten „Joint Implementation“-Projekts refinanziert und kann etwa 5 000 Tonnen Lachgas pro Jahr umsetzen – das überzeugte auch die Jury des Wettbewerbes „365 Orte im Land der Ideen“, die das Projekt 2010 als einen der Preisträger vorstellten.

Jetzt folgt mit einer 500-Jahrestonnen-Tonnen Lachgas-Reduktion am Chemiehub Antwerpen (Belgien) der zweite Streich: Mit der öffentlichen Einweihung der Abgasbehandlung (tatsächlich wurde die Anlage bereits im Vorjahr sporadisch angefahren) setzt der Spezialchemie-Konzern die eingeschlagene Richtung fort. „Die neue Lachgas-Reduktionsanlage in Antwerpen ist ein zentraler Baustein, damit Lanxess bis 2040 klimaneutral wird“, so Lanxess-Vorstandsmitglied Hubert Fink.

Kunststoff ohne N2O-Emissionen ist möglich

Gleichzeitig verwies Fink auf die wirtschaftlichen Vorteile der Klimaschutz-Maßnahmen: „Klimaschutz ist für uns ein Business Case. Zum einen werden wir zu einem noch nachhaltigeren Partner für unsere Kunden. Zum anderen senken wir unsere Kosten, weil wir weniger Zertifikate aus dem Europäischen Emissionshandelssystem benötigen und durch innovative Technologien weniger Energie verbrauchen.“ Das lässt sich das Unternehmen einiges kosten: Bis 2025 will Lanxess rund 100 Millionen Euro in Maßnahmen zu Klimaschutz und Emissionsreduktion stecken – da sind die 10 Millionen Euro für die neue Lachgas-Anlage beinahe überschaubar.

In Antwerpen entsteht Lachgas bei der Herstellung von Caprolactam, einem Vorpodukt für die Polyamid-Produktion. Dieses Gas wird jetzt (zumindest zum Teil) aufgefangen und in einem thermischen Prozess bei über 1000° C in Stickstoff und Sauerstoff gespalten. Auf diese Weise können pro Jahr Abgase mit dem gleichen Treibhausgaspotenzial wie 150.000 Tonnen CO2 vermieden werden.

Du wärmst nur zweimal: Das Verfahren ist besonders energieeffizient

Allerdings fallen bei der Produktion neben Lachgas auch weniger harmlose Stickoxide (NOx) an. Diese werden in einem weiteren Prozessschritt, der selektiven katalytischen Reaktion bei Temperaturen zwischen 250 und 450 Grad mit Ammoniak aufgebrochen, so das nur Stickstoff und Wasserdampf übrig bleiben. Um den Wärmehunger der neuen Anlagen zu zügeln, haben die Anlagenbauer bei CTP (Chemisch Thermische Prozesstechnik aus Graz, Österreich) sich zusammen mit Lanxess etwas besonderes einfallen lassen: Extra entwickelte keramische Wärmetauscher speichern die notwendige Hitze für die Aktivierungsenergie, genauso wie frei werdende Reaktionswärme.

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Haben die Aggregate Wärme aus dem Reingas gespeichert, ändert der Prozessstrom seine Richtung und die Wärmetauscher heizen nun das einströmende Abgas vor. Dieser Richtungswechsel erfolgt dann wiederkehrend. Dadurch muss deutlich weniger externe Energie zugeführt werden, um den Prozess am Laufen zu halten, erklären die Anlagenbetreiber.

Die Anlage in Antwerpen – genauer in Lillo, in Hafengebiet an der Scheldemündung – ist übrigens nicht baugleich mit LARA: Die unterschiedliche Gaszusammensetzung machte eine eigene Konzeptionierung und angepasste Verfahrenstechnik nötig, so Lanxess. Das soll aber kein Einzelfall bleiben: 2023 soll eine weitere Lachgasreduktion an der Schelde in Betrieb gehen, die noch einmal rund 300.000 Tonnen CO2Äquivalente pro Jahr einsparen helfen soll.

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