Power-to-Methanol-Demonstrationsanlage 18.01.2024, 11:12 Uhr

Bringt das die Energiewende voran? Kläranlage soll grünes Methanol produzieren

Kläranlagen dienen traditionell der Abwasserreinigung. Dass sich dort auch grünes Methanol produzieren lässt, soll eine Demonstrationsanlage in Bottrop beweisen.

Kläranlagen

Wird künftig in Kläranlagen auch grünes Methanol produziert?

Foto: PantherMedia / yeti88

Grünes Methanol ist eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Kraftstoffen und könnte so einen Beitrag zur Klimawende leisten. Forscherinnen und Forscher, unter anderem der OWI Science for Fuels gGmbH Aachen, wollen nun mit dem Aufbau einer Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Bottrop zeigen, dass die Produktion von Methanol auf Kläranlagen dezentral, ökologisch und ökonomisch effizient möglich ist. Darüber hinaus soll gezeigt werden, dass eine neue Sektorkopplung zwischen Energie-, Abwasser- und Verkehrssektor eine Option für die Zukunft ist.

Was ist geplant?

Wie bereits geschrieben, ist in Bottrop der Bau einer Demonstrationsanlage für die umweltfreundliche Methanolproduktion geplant. Es handelt sich dabei um eine Power-to-Methanol-Anlage (PtM). Sie soll den gesamten Produktionsprozess abbilden: beginnend mit der Abscheidung von CO2 (Carbon Capture), gefolgt von der Elektrolyse, die überschüssigen erneuerbaren Strom nutzt, bis hin zur Synthese von Methanol aus CO2 und Wasserstoff.

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Im Gegensatz zur bisher gängigen Methanolherstellung, die auf fossilen Brennstoffen wie Erdgas oder Kohle basiert, ermöglicht dieses Verfahren eine klimafreundliche Produktion. Methanol ist eine der weltweit am häufigsten hergestellten Chemikalien und dient als wesentlicher Rohstoff für zahlreiche Produkte in der chemischen Industrie. Dazu gehören Polymerfasern für Textilien, Kunststoffe für Verpackungen, Klebstoffe, Windeln, Farben und Lösungsmittel. Zusätzlich findet Methanol Verwendung als Kraftstoff oder Kraftstoffzusatz.

Warum wurde eine Kläranlage gewählt?

Kläranlagen sind laut Forscherteam ideale Standorte für die Produktion von Methanol, da sie wertvolle Synergien in Material- und Energieströmen bieten. Ihre Biogas-Blockheizkraftwerke (BHKW) erzeugen erneuerbaren Überschussstrom, der sich effektiv für die Wasser-Elektrolyse einsetzen lässt. Zudem ermöglichen Kläranlagen die Integration weiterer Anlagen zur Nutzung erneuerbarer Energien, deren Strom speziell für die Produktion von Power-to-Methanol (PtM) herangezogen werden kann.

Ein Nebenprodukt dieser Prozesse ist reiner Sauerstoff, der direkt in der biologischen Abwasserbehandlung der Kläranlage genutzt werden kann. Weiterhin enthalten die in Kläranlagen produzierten Klär- und Biogase einen hohen CO2-Anteil von 30 bis 50 %, welcher bisher ungenutzt bleibt. Dieser CO2-Anteil bietet eine hervorragende, umweltfreundliche Quelle für die Methanolsynthese. Darüber hinaus bestehen zusätzliche Synergieeffekte im Wärmeenergieaustausch zwischen der Kläranlage und der PtM-Anlage. Beide erzeugen und verbrauchen Wärmeenergie, wodurch bei einer optimalen Integration der Systeme die Effizienz signifikant erhöht werden kann.

Konzepte für großtechnische Maßstäbe geplant

Die Demonstrationsanlage kann Methanol nur in Mengen produzieren, die für Tests und Versuche ausreichend sind. Deshalb ist geplant, schon während des Aufbaus und der Demonstrationsphase Pläne für die Erweiterung der Anlage zu größeren Maßstäben und deren Reproduktion zu entwickeln. Diese sollen als Vorlage für viele weitere Kläranlagen dienen.

Das Projektkonsortium setzt sich zusammen aus der Emschergenossenschaft, den Forschungsinstituten FiW (Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen) und OWI Science for Fuels gGmbH sowie dem Hersteller für Elektrolyseure, Aspens GmbH. OWI Science for Fuels übernimmt im Projekt E-BO(2)T die Aufgabe, die Verwendungsmöglichkeiten von grünem Methanol in Kraftstoffanwendungen zu bewerten. Dies beinhaltet sowohl die direkte Nutzung von Methanol als auch die indirekte Nutzung in Form von Derivaten wie Methanol-to-Gasoline.

Die Arbeit umfasst unter anderem die Überprüfung der Methanolreinheit unter verschiedenen Betriebsbedingungen des Synthesemoduls, im Hinblick auf die Zertifizierung des Methanolprodukts. OWI analysiert zudem, inwiefern die bestehende Infrastruktur, Lagerung, Handhabung und Sicherheitsvorkehrungen den spezifischen physikalisch-chemischen Eigenschaften von Methanol gerecht werden und wie umweltverträglich Methanol ist.

Ein Beitrag von:

  • Dominik Hochwarth

    Redakteur beim VDI Verlag. Nach dem Studium absolvierte er eine Ausbildung zum Online-Redakteur, es folgten ein Volontariat und jeweils 10 Jahre als Webtexter für eine Internetagentur und einen Onlineshop. Seit September 2022 schreibt er für ingenieur.de.

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