Frei von CO2 22.03.2013, 13:41 Uhr

Wasserstoffproduktion: Methan in heißem Metall

Forscher aus Potsdam und Karlsruhe produzieren aus Methan Wasserstoff – den Energieträger der Zukunft. Dabei entsteht kein Kohlendioxid wie bei heutigen Verfahren.

Physik-Nobelpreisträger Carlo Rubbia besucht das KIT.

Physik-Nobelpreisträger Carlo Rubbia besucht das KIT.

Foto: Martin Lober/KIT

Fünf Prozent der weltweiten Emissionen des Klimagases beruhen auf der Herstellung von Wasserstoff. Dieses leichteste aller Elemente wird vor allem aus Erdgas hergestellt. Dessen Kohlenstoffatom bleibt, gebunden an zwei Sauerstoffatome, bei gängigen Produktionstechniken übrig.

Das muss nicht sein, sagt Carlo Rubbia, Physiknobelpreisträger, einstiger Chef des europäischen Kernforschungszentrums Cern und heute wissenschaftlicher Direktor am Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) in Potsdam. Er weiß, dass Erdgas, also Methan, sich bei hohen Temperaturen in Wasserstoff und reinen Kohlenstoff spaltet. Wissenschaftler am Argonne National Lab in Chicago haben vor zehn Jahren bewiesen, dass es funktioniert. Doch der Kohlenstoff setzte sich an der Wand des Reaktors ab und musste regelmäßig entfernt werden. Ein kontinuierlicher Produktionsprozess war nicht möglich. Deshalb schliefen die Forschungsarbeiten ein.

Bläschen im Reaktor

Rubbia und Karlsruher Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das funktionieren kann. Dabei wird das Methan in einen so genannten Reaktor eingeblasen, der flüssiges Metall mit einer Temperatur von rund 1000 Grad Celsius enthält. Die Methanbläschen steigen nach oben. Unterwegs zerbrechen die Moleküle, die aus jeweils vier Wasserstoff- und einem Kohlenstoffatom bestehen. Die Bläschen bleiben dennoch erhalten, bis sie die Oberfläche erreichen und zerplatzen. Der Wasserstoff wird abgesaugt, der Kohlenstoff eingesammelt. Er lässt sich vielfach verwenden, etwa zur Herstellung von Elektroden, die in der Metallurgie eingesetzt werden, oder in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen, allerdings nur in relativ kleinen Mengen. Überschüssigen Kohlenstoff könnte man einfach unterirdisch lagern. Möglicherweise lässt sich diese Technik auch nutzen, um Wasser- und Kohlenstoff in Erdöl sowie Stein- und Braunkohle zu trennen.

Noch in diesem Jahr soll der Flüssigmetall-Blasenreaktor, so der offizielle Name, am Flüssigmetalllabor (genannt Kalla – Karlsruhe Liquid Metal Laboratory) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in Betrieb genommen werden. Beteiligt sind außerdem Wissenschaftler der KIT-Institute für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik und für Angewandte Materialwissenschaften – Werkstoffprozesstechnik.

Wasserstoff gilt als idealer Energieträger der Zukunft, weil bei seiner Verbrennung oder Verstromung in Brennstoffzellen nur reines Wasser entsteht. Schadstoffe fallen nicht an.

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