Aufbau einer Kreislaufwirtschaft in Bitterfeld-Wolfen zur Umwandlung von CO2 in grünes Methanol

Wie können industrielle CO2-Emissionen minimiert werden? Wie lassen sich Stoffkreisläufe wirtschaftlich schließen? Antworten auf diese Fragen wollen die Fraunhofer Institute IKTS und ISI sowie die Industriepartner Chemiepark Bitterfeld-Wolfen, Nobian und envia THERM im Rahmen der Machbarkeitsstudie CarbonCycleMeOH beantworten. Die Studie untersucht die Methanol-Produktion im Chemiepark und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft, bei der dieses CO2 in grünes Methanol umgewandelt wird, ist ein vielversprechender Schritt, um CO2-Emissionen in der energieintensiven chemischen Industrie signifikant zu senken. Methanol ist ein wichtiger C1 Baustein, der lokal für die Synthese einer Vielzahl von unverzichtbaren Produkten wie Baumaterialien, Farben oder nachwachsenden Kraftstoffen verwendet werden kann.

Der Chemiepark Bitterfeld-Wolfen ist mit 1200 Hektar einer der größten deutschen Chemiestandorte. Mehr als 300 ansässige produzierende und gewerbliche Unternehmen profitieren hier von einem hochintegrierten Stoffverbund, der eine Versorgungssicherheit mit Grundchemikalien und technischen Gasen bietet

Methanol-Synthese aus CO2 und Wasserstoff aus erneuerbaren Energien

Gas- und Dampfkraftwerk, Abwasserreinigungs- und Biomethananlage – CO2 fällt derzeit in verschiedenen thermischen, chemischen und biologischen Prozessen des Chemieparks und des Kraftwerks der envia THERM an. „Im ersten Schritt sollen die CO2-Quellen evaluiert und Verfahrenskonzepte erarbeitet werden, die eine geeignete Aufreinigung für die Methanol-Synthese ermöglichen“, erläutert Dr. Katharina Menzel, Prozessentwicklungsingenieurin bei Nobian. Und ihr Kollege Peter Kalteier ergänzt: „Den benötigten grünen Wasserstoff aus erneuerbaren Energien liefert die vorhandene Chlor-Alkali-Membranelektrolyse von Nobian.“ Er könne zusätzlich in einer Wasserelektrolyse oder Hochtemperatur-Dampfelektrolyse produziert werden. „Letztere kann sich als vorteilhaft erweisen – insbesondere wenn sich damit die Energieeffizienz steigern lässt“, sagt Dr. Matthias Jahn, Abteilungsleiter Chemische Verfahrenstechnik des Fraunhofer-Instituts IKTS. Die Nutzung von Abwärmeströmen aus anderen Prozessen im Chemiepark und die Möglichkeit, Wasserdampf mit CO2 direkt in geeignetes Synthesegas zu überführen, böten hier potenzielle Zusatznutzen für diese Prozessalternative.

Die Studie umfasst die folgenden Aspekte:

• Bewertung des Marktumfelds sowie der regulatorischen Rahmenbedingungen
• Analyse der relevanten Stoff- und Energieströme inklusive nutzbarer CO2-Quellen
• Modellbasierte verfahrenstechnische Prozessentwicklung für die Erweiterung des bestehenden Stoffverbunds
• Untersuchung der notwendigen Infrastrukturerweiterung

Ziel ist es, technische, ökonomische und nachhaltigkeitsbezogene Aspekte zu beurteilen. Basierend auf einer Analyse der vorliegenden Rahmenbedingungen und der Projektergebnisse sollen politische Handlungsempfehlungen entwickelt werden, um Kreislaufprozesse mit minimalen CO2-Emissionen gezielt zu fördern.

*Image: Chemiepark Bitterfeld-Wolfen GmbH, Urheberrecht/Fotograf: André Kehrer