Projektschema e-CO2Met

In dem Demonstrationsprojekt werden verschiedene notwendige Bausteine für die Herstellung von grünem Methanol integriert. (Bild: Total Energies)

Schon derzeit produziert Total Energies in der Raffinerie Mitteldeutschland in Leuna rund 700.000 t/a Methanol auf Basis fossiler Rohstoffe und ist damit nach eigenen Angaben der größte Methanolproduzent in Europa. Der Anspruch ist nun, klimaneutrales Methanol vor Ort zu produzieren. Dazu sollen in dem Demonstrationsprojekt das Zusammenspiel von drei Prozessen getestet werden: die Nutzung von CO2 aus der Raffinerie, die Verwendung von grünem Wasserstoff, der durch Hochtemperatur-Elektrolyse erzeugt wird, und die anschließende Methanolsynthese auf der Skalierungsplattform Hy2Chem.

"Mit der innovativen Herstellung von synthetischem Methanol können Erdöl und Erdgas in der chemischen Industrie ersetzt und die benötigten Rohstoffe klimaneutral produziert werden. Damit leisten wir einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Grundstoffchemie", hofft Thomas Behrends, Geschäftsführer der Total-Energies-Raffinerie Mitteldeutschland. Weitere Partner im Projekt sind der Dresdner Elektrolyseur-Hersteller Sunfire, das Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP und das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS.

Elektrolyseur mit hohem Wirkungsgrad

Ein Kernstück von e-CO2Met ist so etwa der 1-MW-Hochtemperatur-Elektrolyseur von Sunfire. Der Wirkungsgrad der Anlage zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbarem Strom und Wasserdampf ist nach Angaben des Herstellers mit über 80 % deutlich höher als der von konventionellen Elektrolyseuren. Dadurch benötigt die Anlage deutlich weniger Strom, um 1 kg Wasserstoff zu erzeugen.

Im nächsten Schritt werden der grüne Wasserstoff und hochkonzentriertes CO2 aus den Produktionsprozessen der Raffinerie zu grünem Methanol umgesetzt. Hierzu planen das Fraunhofer CBP und Total Energies eine Pilotanlage, die im neuen Fraunhofer Hydrogen-Lab im Chemiepark Leuna aufgebaut wird. Die Pilotanlage ist das erste Projekt der vom Land Sachsen-Anhalt geförderten Skalierungsplattform Hy2Chem, mit der sich die Nutzung des regenerativ erzeugten Wasserstoffs zur Herstellung von Basischemikalien und Kraftstoffen in nachhaltigen Syntheseprozessen erstmals im großen Maßstab erproben lässt.

Integriert in das Hydrogen Lab Leuna

Eine Grundvoraussetzung für die industrielle Umsetzung derartiger Prozesse ist die Weiterentwicklung von Elektrolyseuren und Syntheseverfahren. Hierfür bietet das Fraunhofer IMWS mit dem Hydrogen Lab Leuna eine einzigartige Testinfrastruktur „Mit dem Hydrogen Lab Leuna betreiben wir die deutschlandweit ersten System-Teststände, die vollständig in ein Infrastrukturnetz der Chemieindustrie integriert sind und somit Projekte im Bereich der Power-to-X-Prozesse ermöglichen. Wir können technologieoffen industrielle Elektrolyseure im Realbetrieb testen, gemeinsam mit der Industrie weiterentwickeln und gleichzeitig wertvolle Erfahrungen zur Wasserstoff-Einspeisung in das Pipelinesystem unseres Kooperationspartners Linde sammeln – und das bis zunächst fünf Megawatt“, sagt Dr. Moritz Kühnel, der die Forschungsaktivitäten zur Elektrolyse am Fraunhofer IMWS koordiniert.

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