Evo­nik und Sie­mens wol­len Koh­len­di­oxid mit Hil­fe von Strom aus erneu­er­ba­ren Quel­len und Bak­te­ri­en in Spe­zi­al­che­mi­ka­li­en umwan­deln. Hier­zu arbei­ten die bei­den Unter­neh­men im For­schungs­pro­jekt Rhe­ti­cus an Elek­tro­ly­se- und Fer­men­ta­ti­ons­pro­zes­sen zusam­men. Das Pro­jekt wur­de heu­te gestar­tet und hat eine Lauf­zeit von zwei Jah­ren. Bis zum Jahr 2021 soll eine ers­te Ver­suchs­an­la­ge am Evo­nik-Stand­ort in Marl in Betrieb gehen, die Che­mi­ka­li­en wie Buta­nol oder Hexa­nol erzeugt. Im nächs­ten Schritt könn­te eine Anla­ge mit einer Pro­duk­ti­ons­ka­pa­zi­tät von bis zu 20.000 Ton­nen pro Jahr ent­ste­hen. Denk­bar ist auch die Her­stel­lung von ande­ren Spe­zi­al­che­mi­ka­li­en oder Treib­stof­fen. Betei­ligt sind rund 20 Wis­sen­schaft­ler bei­der Unter­neh­men.

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. „Auf Basis unse­rer Platt­form kön­nen Betrei­ber ihre Anla­gen künf­tig je nach Bedarf ska­lie­ren.“ Mit der neu­en Tech­no­lo­gie las­sen sich nicht nur Che­mi­ka­li­en nach­hal­tig pro­du­zie­ren, sie dient zudem als Ener­gie­spei­cher, kann auf Strom­schwan­kun­gen reagie­ren und dazu bei­tra­gen, das Strom­netz zu sta­bi­li­sie­ren. Rhe­ti­cus steht im Zusam­men­hang mit der Koper­ni­kus-Initia­ti­ve für die Ener­gie­wen­de in Deutsch­land, die nach neu­en Lösun­gen für den Umbau des Ener­gie­sys­tems sucht. Das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) för­dert Rhe­ti­cus mit 2,8 Mil­lio­nen Euro.

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 Elek­tro­ly­se dient dazu, Koh­len­di­oxid mit­hil­fe von Strom in Koh­len­mon­oxid umzu­wan­deln. Im zwei­ten Schritt wer­den aus dem CO über ein Fer­men­ta­ti­ons­ver­fah­ren von Evo­nik Wert­stof­fe wie Buta­nol oder Hexa­nol erzeugt. (Quel­le: Sie­mens)

In die For­schungs­ko­ope­ra­ti­on brin­gen die bei­den Part­ner jeweils ihre Kern­kom­pe­ten­zen ein. 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, das heißt die Umwand­lung CO-hal­ti­ger Gase zu Wert­stof­fen durch Stoff­wech­sel­pro­zes­se mit­hil­fe spe­zi­el­ler Mikro­or­ga­nis­men. Im Pro­jekt wer­den bei­de Schrit­te – Elek­tro­ly­se und Fer­men­ta­ti­on – aus dem Labor­maß­stab in einer tech­ni­schen Ver­suchs­an­la­ge zusam­men­ge­führt.

Rhe­ti­cus bün­delt die Kom­pe­ten­zen von Evo­nik und Sie­mens. Das For­schungs­pro­jekt zeigt, wie wir die Power-to-X-Idee in die Anwen­dung brin­gen“, sagt Dr. Karl Eugen Huth­ma­cher vom BMBF. Die Erzeu­gung von Che­mi­ka­li­en mit­hil­fe von Strom ist eine Idee des Power-to-X-Kon­zepts. Als eine der vier Säu­len der Koper­ni­kus-Initia­ti­ve soll es hel­fen, erneu­er­ba­re, elek­tri­sche Ener­gie sinn­voll umzu­wan­deln und zu spei­chern. Zugleich trägt die Rhe­ti­cus-Platt­form dazu bei, die Koh­len­di­oxid­be­las­tung der Atmo­sphä­re zu redu­zie­ren, da das CO2 als Roh­stoff ver­wen­det wird. So wür­de bei­spiels­wei­se die Her­stel­lung von einer Ton­ne Buta­nol drei Ton­nen Koh­len­di­oxid benö­ti­gen.

Die Pro­jekt­part­ner 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.

Titel­bild: In einer Fer­men­ta­ti­on – hier im Labor­maß­stab – ver­wan­deln spe­zi­el­le Bak­te­ri­en CO-hal­ti­ge Gase durch Stoff­wech­sel­pro­zes­se in wert­vol­le Che­mi­ka­li­en. (Quel­le: Evo­nik)