Weniger Treibhausgase durch Heizung und Industrie erzeugen
Das Team des EU-finanzierten Projekts e-CODUCT entwickelt eine bahnbrechende Technologie zur Erzeugung der marktfähigen grünen Endprodukte Kohlenmonoxid (CO) und Schwefel (S) aus Kohlendioxid (CO₂) und Schwefelwasserstoff (H₂S). Dank der betreffenden Technologie, einem elektrothermischen katalytischen Reaktor, der mit erneuerbaren Energiequellen betrieben wird, wird der Übergang von mit fossilen Brennstoffen beheizten zu elektrisch beheizten Verfahren zur Behandlung von sauren Gasen in mehreren Sektoren möglich. Heutzutage werden durch Heizung und Industrie große Mengen CO₂ in die Atmosphäre freigesetzt, aber abgesehen von den etwa zwei Gigatonnen, die jährlich auf natürliche Weise gebunden werden, ist die CO₂-Abscheidung und -Speicherung in unterirdischen Reservoirs durch technische Mittel begrenzt. Hinzu kommt, dass nur geringe Mengen an CO₂ von der Industrie verwertet werden und es an Technologien mangelt, welche die Kreislaufwirtschaft, Emissionsreduzierung und Verwertung bedeutender CO₂-Mengen gewährleisten. Das in Raffinerien und weiteren industriellen Verfahren entstehende Gemisch aus CO₂ und H₂S, das saure Gas, wird derzeit mithilfe des sogenannten Claus-Prozesses weiterbehandelt. Dieser Prozess beinhaltet die Rückgewinnung von Schwefel aus H₂S-reichen Gasströmen und erfordert den zusätzlichen Einsatz von Brenngas für Quellen mit weniger als 55 % H₂S-Konzentration. Für thermo- oder elektrokatalytische Ansätze zur CO₂-Reduktion muss das CO₂ sehr rein sein, weshalb eine saubere Trennung vom sauren Gas erforderlich ist.
Aktuelle Herausforderungen bewältigen
Keine der heute existierenden Technologien gestattet die gleichzeitige Reduktion von CO₂ und H₂S. Die größten Herausforderungen bei der CO₂-Konvertierung sind Ströme, deren Zusammensetzung weitere saure Gase enthält, sowie die mangelnde Umwelteffizienz der Reaktoren. Das Team von e-CODUCT geht diese Probleme an, indem die gleichzeitige chemische Umwandlung von sauren Gaskomponenten (CO₂ und H₂S) in das Plattformmolekül CO und marktfähigen Schwefel elektrifiziert wird. Die neue, innerhalb des Projekts entwickelte Technologie ermöglicht die Valorisierung von saurem Gas in zwei Schritten, wobei CO₂ und H₂S in einem Festbettreaktor in Carbonylsulfid (COS) umgewandelt werden und COS anschließend mithilfe eines elektrothermischen Wirbelschichtreaktors in CO und S umgewandelt wird. Mit dieser Lösung zur gleichzeitigen Behandlung von CO₂ und H₂S wird das e-CODUCT-Team die Umstellung von mit fossilen Brennstoffen beheizten auf elektrisch beheizte Verfahren zur Behandlung von sauren Gasen einleiten, was zur Verbesserung der Umweltleistung der europäischen Industrie- und Raffinerieprozesse beitragen wird. Die Arbeiten zur Erreichung dieses Ziels sind bereits in vollem Gange. Die technischen Aufgaben begannen mit der Optimierung der Reaktion zur Umwandlung von CO₂ in COS. Dabei standen die Katalysatortechnik und die Optimierung der Reaktion zwischen CO₂ und H₂S im Mittelpunkt. Der Reaktor wurde in Betrieb genommen und ein erster technischer Austausch über Reaktion, Chargenreaktor und den kontinuierlichen Durchflussreaktor wurde durchgeführt. Außerdem wurde ein Reaktordesignvorschlag zur Umwandlung von COS in CO unter Nutzung einer elektrothermischen Wirbelschicht vorgelegt. Als Standort für den Bau der Pilotanlage wurde das Melamin-Chemiewerk in Slowenien ausgewählt. Das Projekt e-CODUCT (Fast-response Electrically heated catalytic reactor technology for CO2 reDUCTion) endet im August 2025. Weitere Informationen: e-CODUCT-Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
e-CODUCT, saures Gas, Kohlendioxid, CO₂, Schwefelwasserstoff, H₂S, Kohlenmonoxid, CO, erneuerbare Energie, elektrothermischer katalytischer Reaktor
