Bayer, RWE und Siemens erforschen mit akademischen Partnern die Nutzung von CO2 mittels regenerativer Energien

Bayer Technology Services (BTS), Bayer MaterialScience, RWE und Siemens werden zusammen mit zehn Partnern aus Hochschule und Wissenschaft gemeinsam neue Wege zur stofflichen Nutzung von Kohlendioxid unter Einsatz regenerativer Energien erforschen. In der Initiative CO2RRECT (CO2-Reaction using Regenerative Energies and Catalytic Technologies) investiert die Bayer-Technologietochter mit über drei Millionen Euro den größten Anteil. BTS steuert das 18-Millionen-Euro-Forschungsvorhaben, das mit elf Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für drei Jahre unterstützt wird. Industrie und Akademia wollen dabei langfristig insbesondere die stark schwankende elektrische Energie aus regenerativen Quellen zur CO2-Umsetzung nutzen.

"Nachhaltiges Energie- und Ressourcenmanagement verlangt heute gemeinsame, branchenübergreifende Anstrengungen. Die Verwendung von CO2 als Kohlenstoffbaustein unter Nutzung überwiegend regenerativer Energie liefert einen wertvollen Beitrag für die CO2-Minderung in der Energiewirtschaft und in der chemischen Industrie", sagte Dr. Helmut Mothes, Leiter Process Technology und Senior Vice President von Bayer Technology Services zum Start des CO2RRECT-Projektes. BTS besitze ein einzigartiges Know-how auf den Gebieten Energieeffizienz, grüne Produktionstechnologien sowie in der Entwicklung von dynamischen Prozessen, so Mothes weiter, der besonders die Bedeutung der renommierten Industrie- und Wissenschaftspartner betonte. Bis heute seien keine geeigneten Katalysatoren und ausgereiften Elektrolyse-Apparaturen für diese Anforderungen bekannt. Weiterhin gäbe es keine Erfahrung über die Auswirkung der durch schwankende Stromproduktion bedingten Dynamik auf derartig komplexe Verbundstrukturen

Die chemische Produktion ist auf ein konstantes Energieangebot ausgerichtet und optimiert. Strom aus alternativen Quellen wie Sonnenenergie und Windkraft steht aufgrund der natürlichen Gegebenheiten nicht gleichmäßig zur Verfügung. Daraus resultieren zeitweise Überschüsse im Energieangebot, die bislang nicht genutzt werden. Die Hauptzielsetzung des Projektes CO2RRECT ist daher, dieses Überangebot technisch und ökonomisch nutzbar zu machen. Dazu werden innovative Technologien entwickelt, die eine Verwertung dieser Energiemengen zur stofflichen Nutzung von CO2 als Kohlenstoffbaustein für chemische Zwischenprodukte wie Kohlenmonoxid oder Ameisensäure anstreben. Damit werden weitere Möglichkeiten zur Einbindung des Klimagases CO2 beispielsweise in Kunststoffe geschaffen. So kann CO2 als Ausgangsstoff von Produkten wie Haushaltsartikel oder auch als CD für die Unterhaltung Verwendung finden. Hierfür werden neue Modelle des Zusammenwirkens von Energiewirtschaft und Chemieindustrie entwickelt.

Das im Rahmen des Projekts eingesetzte CO2 wird aus dem Braunkohlekraftwerk von RWE Power in Niederaußem (NRW) stammen. Dort betreibt der Stromerzeuger in seinem Innovationszentrum Kohle eine CO2-Wäsche, mit der das Kohlendioxid aus dem Rauchgas abgetrennt wird, sowie eine Verflüssigungsanlage, die den weiteren CO2-Transport ermöglicht. Im Rahmen des Projektes CO2RRECT ist RWE für die Entwicklung dynamischer Elektrolyse-Prozesse mitverantwortlich, die einen intelligenten und wirtschaftlichen Stromeinsatz durch Ausnutzung von Stromschwankungen bzw. Stromüberkapazitäten im Stromnetz gewährleisten sollen. Ziel ist es, eine Skalierung des Gesamtprozesses auf Demonstrationsmaßstab (MW-Anlage) bewerten und einleiten zu können.

Siemens bringt in das Projekt CO2RRECT Know-How und Technologien im Bereich der Wasserelektrolyse ein. Eine Elektrolysetechnik mit der Fähigkeit hoher Dynamik ist Voraussetzung, um Schwankungen im Stromnetz glätten und Überkapazitäten nutzen zu können. Nur so ist eine wirtschaftliche Produktion von Elektrolyse-Wasserstoff möglich, der für die Nutzung von CO2 als chemischer Baustein erforderlich ist. Weitere Optimierungen zum Erreichen höherer Wirkungsgrade und höherer Arbeitstemperaturen sind ebenfalls vorgesehen. Eine 100 kW-Einheit in Containerbauweise wird aufgebaut, die dann im Projektverbund hinsichtlich Ihrer Eignung als dynamische Netzkomponente getestet werden soll.

Bayer MaterialScience verstärkt das CO2RRECT-Konsortium bei der CO2-Umsetzung und unterstützt durch Expertise als Betreiber großtechnischer Elektrolyseure. Als möglicher Endanwender wird weiterhin die wirtschaftliche und technische Realisierbarkeit in der gesamten Wertschöpfungskette bis hin zu Endprodukten überprüft.

Die weiteren Konsortialpartner INVITE, RWTH Aachen, Universität Rostock, Ruhr-Universität Bochum, TU Dortmund, TU Dresden, Universität Stuttgart, Max-Planck-Gesellschaft, Karlsruhe Institute of Technology und TU Darmstadt bringen ihre Kompetenzen und Erfahrungen auf den Gebieten Katalyse, Verfahrenstechnik, Reaktor-Optimierung und ganzheitliche Prozessevaluierung ein.