19. FEBRUAR 2018

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Künstliche Photosynthese mit Ökostrom


Kunststoff aus dem Fermenter? Im Forschungsprojekt Rheticus sollen aus Kohlendioxid und Ökostrom mit Hilfe spezieller Bakterien Spezialchemikalien produziert werden. Die Chemikalien sind unter anderem Basis für Kunststoffe. Elektrolyse und Fermentation werden aus dem Labormaßstab in einer Versuchsanlage zusammengeführt, die auch als Energiespeicher dienen soll.

Verschiedene Stichworte lassen sich unter dem Projekt subsumieren: Carbon Capture and Usage, Power-to-X, Elektrolyse, Energiespeicher, Klimaschutz,...aber worum geht es nun konkret?

Versuchsanlage in Marl geplant

"Wir entwickeln eine Plattform, mit der chemische Produkte wesentlich günstiger und umweltfreundlicher als heute produziert werden können", sagt Dr. Günter Schmid, technischer Verantwortlicher bei Siemens Corporate Technology. Evonik und Siemens arbeiten in dem Projekt zusammen an Elektrolyse- und Fermentationsprozesen. Es hat eine Laufzeit von zwei Jahren.


Bis zum Jahr 2021 soll eine erste Versuchsanlage am Evonik-Standort im nordrhein-westfälischen Marl in Betrieb gehen, die Chemikalien wie Butanol oder Hexanol erzeugt – beides Ausgangsstoffe beispielsweise für Spezialkunststoffe oder Nahrungsergänzungsmittel. Im nächsten Schritt könnte eine Anlage mit einer Produktionskapazität von bis zu 20.000 Tonnen pro Jahr entstehen, teilen die Unternehmen mit. Denkbar sei auch die Herstellung von anderen Spezialchemikalien oder Treibstoffen.


"Auf Basis unserer Plattform können Betreiber ihre Anlagen künftig je nach Bedarf skalieren", so Schmid weiter.


Siemens liefert die Elektrolysetechnik, mit der im ersten Schritt Kohlendioxid und Wasser mit Strom in Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) umgewandelt werden. Evonik steuert das Fermentationsverfahren bei, also die Verwandlung CO-haltiger Gase zu Wertstoffen durch Stoffwechselprozesse mithilfe spezieller Mikroorganismen.

Power-to-X in der Anwendung

"Mit der Rheticus-Plattform wollen wir zeigen, dass künstliche Photosynthese machbar ist", sagt Dr. Thomas Haas, verantwortlich für das Projekt der Creavis, der strategischen Innovationseinheit von Evonik.  Künstliche Photosynthese meint, dass mit einer Kombination von chemischen und biologischen Schritten CO2 und Wasser in Chemikalien umgewandelt werden – ähnlich wie es Pflanzen mithilfe von Chlorophyll und Enzymen tun, um Glukose zu synthetisieren.


Die Erzeugung von Chemikalien mithilfe von Strom ist eine Idee des Power-to-X-Konzeptes. Als eine der vier Säulen der Kopernikus-Initiative soll es helfen, erneuerbare, elektrische Energie sinnvoll umzuwandeln und zu speichern.


Die Initative sucht nach neuen Lösungen für den Umbau des Energiesystems. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert Rheticus mit 2,8 Millionen Euro.

Aus drei Tonnen mach eine Tonne

Zugleich trägt die Rheticus-Plattform dazu bei, die Kohlendioxidbelastung der Atmosphäre zu reduzieren, da das CO2 als Rohstoff verwendet wird, so Evonik und Siemens weiter. So würde beispielsweise die Herstellung von einer Tonne Butanol drei Tonnen Kohlendioxid benötigen.


Die beiden Unternehmen sehen in der Plattform großes Potenzial für die Zukunft. So lässt sich die gewünschte Größe von Anlagen einfach verwirklichen – die chemische Industrie kann sie flexibel an lokale Gegebenheiten anpassen. Sie könnten künftig überall dort installiert werden, wo CO2 vorhanden ist – etwa aus Kraftwerksabgasen oder Biogas.


"Der modulare Charakter und die Flexibilität hinsichtlich Standort, Rohstoffquellen und den hergestellten Produkten machen die neue Plattform insbesondere für die Spezialchemie attraktiv", sagt Haas. "Wir setzen darauf, dass auch andere Firmen die Plattform nutzen und mit eigenen Modulen zur Herstellung ihrer chemischen Produkte verknüpfen." ergänzt Schmid.


Mit der Technologie lassen sich nicht nur Chemikalien nachhaltig produzieren, wie die beiden Unternehmen mitteilen. Sie diene zudem als Energiespeicher, könne auf Stromschwankungen reagieren und dazu beitragen, das Stromnetz zu stabilisieren.

Datum:
25.01.2018
Bilder:
Bild: www.siemens.com/presse

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