Man muß nicht alles wissen, nur, wo es steht

Methanpyrolyse - aus Grau wird Blau

Wasserstoff wird seit einiger Zeit als Energieträger der Zukunft gehandelt. Neben einem erheblichen Verbrauch an Wasserstoff in der Chemischen Industrie (Raffinerien, Stahlverhüttung) wird der Einsatz von Brennstoffzellen zur lokalen Energieerzeugung (Transport, Heizung, Stromerzeugung) den Bedarf weltweit weiter steigern.

Bislang werden weit über 80% des eingesetzten Wasserstoffs durch Cracken von Erdöl oder Erdgas hergestellt (Grauer Wasserstoff). Dieses Verfahren ist günstig, erzeugt aber große Mengen an CO2. Dieses Kohlendioxyd, als Klimagas gut bekannt, lässt sich zwar aufwändig gewinnen und z.B. unter Druck in Erdöllager zurückpressen. Doch noch ist diese Art der „Endlagerung“ weder ausgereift noch rentabel.

Bislang weniger beachtet ist die Methanpyrolyse zum Herstellen hochreinen Wasserstoffs. Methan besteht aus vier Wasserstoffatomen, die sich um ein Kohlenstoffatom herum gruppieren. Es ist der einfachste aller Kohlenwasserstoffe. Leitet man Methan (Erdgas, LNG, RNG, Biomethan) durch eine Säule aus geschmolzenen Metall, trennt sich das Methan auf in Wasserstoff H2 und elementaren Kohlenstoff.

Der Vorteil dabei ist, dass dieser hochwertige Kohlenstoff (Graphit) ein gut geeigneter Rohstoff ist zur Herstellung von z.B. den Anoden von Lithiumionen-Batterien oder für Bipolarplatten in Brennstoffzellen. Alternativ lässt sich der Kohlenstoff erheblich einfacher und kompakter auf lange Zeit in Bergwerken dem CO2 Kreislauf entziehen.

Das australische Start-Up Unternehmen Hazer Group baut im Auftrag der Australischen Regierung derzeit eine solche Anlage neben der Kläranlage von Perth. Damit sollen ab 2021 jährlich etwa 100 Tonnen Wasserstoff produziert werden.

Da andere Verfahren wie die Wasser-Elektrolyse noch lange nicht den Bedarf denken können, den die Welt an Wasserstoff hat, ist der Hazer-Prozess der Methanpyrolyse ein weiterer Beitrag, während einer Übergangszeit klimafreundlicher den Grauen Wasserstoff durch Blauen Wasserstoff zu substituieren.

Im Rahmen der Kopernikus-Projekte, der grössten deutschen Forschungsinitiative zum Thema Energiewende, leistet das Forschungsvorhabens „Methanpyrolyse (Me2H2)" den praktischen Teil. Eine Versuchsanlage für den kontinuierlichen Dauerbetrieb steht kurz vor der Vollendung. Neben der Herstellung von Wasserstoff soll vor allem auch die weitere Verwendung des anfallenden Graphits untersucht werden. Einsätze bei der Produktion von Stahl oder Gummireifen genauso wie von Tonern oder Leichtbaustoffen sind denkbar.

Bei der niederländischen TNO ( Organisation für angewandte naturwissenschafltiche Forschung) nennt sich das Verfahren ´EMBER Technology´, beruht jedoch auf dem gleichen Prinzip des heißen Metalls zum Aufspalten von Kohlenwasserstoffen. Die Initiative Voltachem verknüpft dabei die Chemische Industrie mit der elektrischen Welt.

Doch auch andere Kooperationen formieren sich. So hat das KIT in Karlsruhe Ende letzten Jahres eine Zusammenarbeit mit Wintershall Dea bekannt gegeben. Auch in diesem Projekt soll Erdgas möglich umweltverträglich in Wasserstoff und Graphit umgewandelt werden.

Um einen weithin bekannten Spruch auf die Methanpyrolyse anzuwenden: sie ist ein weiterer Beweis dafür, dass viele Wege nach Rom führen.

(07-2020)