Carbon2Chem®
17 Partner aus Industrie und Wissenschaft sind am Verbundprojekt Carbon2Chem® beteiligt. Ziel des Projekts ist es, Hüttengase, die bei der Stahlproduktion aus den Hochöfen entweichen, für die Produktion von Chemikalien zu nutzen und Kohlenstoffdioxidausstoß anhaltend zu verringern. Dafür wird zusätzlich Wasserstoff benötigt, der mit Hilfe erneuerbarer Energien erzeugt werden soll.
Der CO2-Ausstoß in der Region und auch an anderen Stahlstandorten soll auf diese Weise wirtschaftlich nutzbar gemacht und somit ein klimarelevanter CO2-Einspareffekt erreicht werden.
Prof. Schlögl, Direktor am MPI CEC, ist einer der Initiatoren des Projektes.
"Mit Carbon2Chem® zeigen wir, wie Klimaschutz und eine wettbewerbsfähige Stahlproduktion dank Forschung und Innovation in Deutschland erfolgreich verbunden werden können. Damit sichern wir Arbeitsplätze in der Stahlbranche in unserem Land. Damit sichern wir den Industriestandort Deutschland." Johanna Wanka, ehem. Bundesministerin für Bildung und Forschung.
Die Partner aus Wissenschaft und Industrie schlagen mit Carbon2Chem® eine Brücke von der Grundlagenforschung in den Markt.
Ausführliche Informationen zu den Fortschritten des Projektes und weitere Details finden Sie unter:
FONA und Fraunhofer UMSICHT
Zum Projekt
Titel: Carbon2Chem®
Laufzeit: 01.06.2020 - 31.05.2024 (2. Förderphase)
Fördervolumen des Verbundes: 84 Mio. Euro
Projektpartner: Clariant Produkte (Deutschland) GmbH, Covestro Deutschland AG, Evonik Industries AG, Evonik Resource Efficiency GmbH, Fraunhofer Gesellschaft, Linde AG, Max-Planck-Gesellschaft, Nouryon Industrial Chemicals GmbH, Remondis SE & Co. KG, Rheinkalk GmbH (Lhoist Germany), RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum (RUB), Siemens AG, Siemens Gas and Power GmbH & Co. KG, Thyssen Vermögensverwaltung GmbH, thyssenkrupp AG.
Klimaschutz in der Industrie: Carbon2Chem® fokussiert dasselbe Themenfeld wie die BMBF-Machbarkeitsstudie MACOR, die das SALCOS-Konzept untersucht. SALCOS ist eine zusätzliche Alternative, wie CO2-Emissionen an Stahlwerken reduziert werden können. Im Gegensatz zu Carbon2Chem® werden in SALCOS jedoch nicht die Hüttengase zur Herstellung von chemischen Produkten verwendet, sondern der eigentliche Prozess der Stahlherstellung unter Einbindung von Grünem Wasserstoff verändert. SALCOS gilt als CDA (Carbon Direct Avoidance)-Maßnahme während Carbon2Chem® dem Themenfeld CCU (Carbon Capture and Usage/Utilisation) zugerechnet wird.
Labor5 im Carbon2Chem®-Technikum in Duisburg
Aufbereitung von Hüttengasen für die Produktion von Chemikalien
Das MPI CEC am Carbon2Chem®-Technikum
Bevor Hüttengase aus der Stahlproduktion für die Produktion von Chemikalien genutzt werden können, müssen die Hauptkomponenten der verfügbaren Kokereigase, Hochofengase und Konvertergase sowie ihre Spurenkomponenten genau untersucht werden. Diese Analysen werden für die Auslegung der notwendigen Gasreinigung sowie nachfolgender katalytischer Produktionsprozesse wie beispielsweise der Methanol-Synthese benötigt. Darum kümmert sich ein Team um Dr. Jorge Ivan Salazar Gómez, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Katalytische Verfahren am MPI CEC, im Rahmen des Carbon2Chem®-Projektes.
Für diese Aufgabe wurden 2016 im Projekt HüGaProp am MPI CEC spezielle Container konzipiert, in denen solche Messungen durchgeführt werden können. [1] Diese Container stehen heute auf dem Stahlwerksgelände von ThyssenKrupp Steel Europe (TKSE). Wissenschaflter*innen des MPI CEC optimierten die Messmethode mit einem neuartigen Massenspektrometer, einem PTR-QiTOF-MS (Proton Transfer Reaction Quadrupole interface Time-Of-Flight Mass Spectrometer), um Spurenkomponenten auch in sehr geringen Konzentrationsbereichen (parts per billion (ppb) bzw. parts per trillion (ppt)) in den Hüttengasen zu charakterisieren. Die Hauptkomponenten der Gase werden mittels Gaschromatographie ermittelt.
Zunächst wurden die Gase direkt auf dem Gelände des Stahlwerkes analysiert. Mittlerweile sind die Container in das Carbon2Chem®-Technikum (Link) umgezogen, sodass dort die Gaszusammensetzung der eingesetzten Gase untersucht werden können. Hier erfolgen die Messungen vor der Gasreinigung, wodurch den Projektpartnern wertvolle Informationen zur Optimierung der Gasreinigung geliefert werden.
Gleichzeitig bezog das MPI CEC Labor5 im Carbon2Chem®-Technikum, um dort die gereinigten Gase zu kontrollieren. Dafür wird ein PTR-QiTOF-MS zur kontinuierlichen Analyse der Spurenkomponenten verwendet, das baugleich zu dem im HüGaProp-Container ist. Die Haupt- und Nebenkomponenten werden via zweier State-of-the-Art μ-GCs überwacht. Somit wird die einwandfreie Funktionsweise der konzipierten Gasreinigung kontrolliert und ggfs. Spurenkomponenten, die trotz der Reinigung im Gas verbleiben und für nachgeschaltete Prozesse stören könnten, identifiziert. Dies wäre mit konventionellen Messmethoden nicht möglich.
Dadurch liefern die Wissenschaftler*innen bzw. Techniker*innen des MPI CEC einen maßgeblichen Beitrag zur Erfolgsgeschichte von Carbon2Chem®.
[1] Salazar Gómez JI, Klucken C, Sojka M, Waydbrink G, Schlögl R, Ruland H. The HüGaProp‐Container: Analytical Infrastructure for the Carbon2Chem® Challenge. Chem Ing Tech. 2020, 92, DOI: 10.1002/cite.202000101.
Labor5 im Carbon2Chem®-Technikum
Interaktiver Laborrundgang
Interview mit Dr. Julian Schittkowski, wissenschaftlicher Mitarbeiter am MPI CEC, und Dr. Oliver Hegen, Postdoc am MPI CEC:
Videobeitrag: Einblicke in die Analytik im Carbon2Chem®-Labor in Oberhausen
Teilprojekt Methanol-Auto
Bundesforschungsministerin Anja Karliczek hat im September 2021 den Prototypen eines Autos vorgestellt, das mit dem synthetischen Kraftstoff Methanol angetrieben werden kann.
Das vorgestellte Methanol-Auto ist Teil des Carbon2Chem®-Projektes. Seit 2020 treiben die Projektpartner die industrielle Umsetzung des Projektes voran und bauen in diesem Zusammenhang Wertschöpfungsketten für die erzeugten Produkte auf. Im August 2021 kam dabei das Methanol-Auto in den Fokus. Dafür wird ein Konzept für einen seriellen Hybrid-Antrieb u. a. für Automobile weiterentwickelt, optimiert und als Demonstrator umgesetzt.
Carbon2Chem Verbund L-8 Methanol-Auto
Das ergänzende Verbundprojekt fokussiert die Nutzung und Verwertung von Methanol, eines der Hauptprodukte von Carbon2Chem® und möchte so ein neues Konzept für die nachhaltige individuelle Mobilität entwickeln.
Im Vorhaben L-8 wird die Obrist DE GmbH ihren hocheffizienten vibrationsfreien Verbrennungsmotor auf den Betrieb für Methanol und Methanol-basierte Treibstoffe hin weiterentwickeln. In Zusammenarbeit mit der TU München und TU Dresden soll dieser hinsichtlich Verbrauch, Emissionen und Abgasnachbehandlung optimiert werden. Im nächsten Schritt werden die Demonstratorfahrzeuge aufgebaut und in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen optimiert und mittels Straßentests validiert.
Fördersumme: ca. 9,8 Mio. Euro | Projektpartner: 4 | Projektlaufzeit: 01.08.2021 bis 31.07.2025
Weitere Informationen zum Methanol-Auto gibt es auf der Seite des BMBF: Link