CarbonCycleMeOH: Wie sich mit einer integrierten Kreislaufwirtschaft CO2-Emissionen im Chemiepark mindern lassen

Wie können industrielle CO2-Emissionen gesenkt werden? Wie lassen sich Stoffkreisläufe wirtschaftlich schließen? Diese und weitere Fragen untersucht ein von Fraunhofer IKTS koordiniertes Konsortium im Rahmen der Machbarkeitsstudie CarbonCycleMeOH am Beispiel der Methanol-Produktion im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen. Die Studie soll verfahrenstechnische und politische Handlungsempfehlungen zur Einbindung der chemischen Industrie in ein erneuerbares Energiesystem erarbeiten.

Der Chemiepark Bitterfeld-Wolfen ist mit 1200 Hektar einer der größten deutschen Chemiestandorte. Rund 300 ansässige produzierende und gewerbliche Unternehmen profitieren hier von einem hochintegrierten Stoffverbund, der eine Versorgungssicherheit mit Grundchemikalien und technischen Gasen bietet. Am Standort werden hieraus zahlreiche chemische Produkte hergestellt und weiterverarbeitet. Ein wichtiger Baustein zur Weiterentwicklung des bestehenden Stoffverbunds in einem zukünftigen Energiesystem kann dabei Methanol sein, welches unter Nutzung Erneuerbarer Energien und des emittierten CO2 der vor Ort betriebenen Anlagen im Chemiepark erzeugt werden kann. Das Methanol selbst kann wiederum für die Synthese hochwertiger Folgeprodukte zum Einsatz kommen und zum Schließen von Stoffkreisläufen beitragen.

Methanol-Synthese aus CO2 und Erneuerbaren Energien

CO2 fällt aktuell in thermischen, chemischen und biologischen Prozessen in verschiedenen Anlagen im Chemiepark an. Um dieses CO2 innerhalb einer Kreislaufwirtschaft in Methanol und anschließend in Folgeprodukte umwandeln zu können, erarbeitet das Projekt CarbonCycleMeOH in seiner Machbarkeitsstudie geeignete Verfahrenskonzepte unter Anwendung von Elektrolyse-Technologien. Durch den geringeren Bedarf an fossilen Ausgangsstoffen ließen sich die CO2-Emissionen in die Umwelt maßgeblich reduzieren und die Effizienz des gesamten Stoffverbunds steigern. Die untersuchte Prozesskette ist dabei nur ein möglicher Baustein auf dem Weg, die CO2-Emissionen im Chemiepark signifikant zu senken, könnte durch die vorhandenen Anknüpfungspunkte innerhalb des Stoffverbunds jedoch kurzfristig umgesetzt werden.

Umfassende Bewertung des Konzepts

Im Rahmen der Studie erfolgt eine verfahrenstechnische Betrachtung, wie der Prozess im Hinblick auf das eingesetzte Elektrolyseverfahren sowie die sich ergebenden Stoff- und Materialströme umgesetzt werden könnte. Diese Untersuchung bildet die Grundlage, um das integrierte Verfahren hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz zu bewerten. Aus den Ergebnissen wollen die Projektverantwortlichen insbesondere die regulatorischen Rahmenbedingungen ableiten, die für eine wirtschaftliche Umsetzung solcher Ansätze zur Minderung von CO2-Emissionen in der chemischen Industrie notwendig sind.

Die Studie umfasst konkret folgende Aspekte:

  • Bewertung des Marktumfelds sowie der regulatorischen Rahmenbedingungen
  • Analyse der relevanten Stoff- und Energieströme inklusive nutzbarer CO2-Quellen
  • Modellbasierte verfahrenstechnische Prozessentwicklung für die Erweiterung des bestehenden Stoffverbunds
  • Untersuchung der notwendigen Infrastruktur-Erweiterung
  • Techno-ökonomische Bewertung und Life Cycle Analysis für das entwickelte Verfahrenskonzept
  • Ableitung politischer Handlungsempfehlungen auf Basis der Projektergebnisse

Projektbeteiligte

  • Nobian
  • envia THERM GmbH
  • Chemiepark Bitterfeld-Wolfen GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
  • Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI

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