01.04.2019 31.05.2022
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Methanpyrolyse: Klimafreundlicher Wasserstoff

Bei der Energiewende spielt Wasserstoff eine entscheidende Rolle. Weil bisherige Herstellungsverfahren den zukünftigen Bedarf nicht decken können, fördert das BMBF die Erforschung der Methanpyrolyse. Sie soll Methan in klimafreundlichen Wasserstoff umwandeln.

Wasserstoff ist der Energieträger der Zukunft: Bald schon soll er klimafreundliche Produktionsprozesse in der Industrie ermöglichen, Autos zum Fahren bringen und Energie zwischenspeichern. Entsprechend wird der Wasserstoffbedarf in den kommenden Jahren stark steigen – zuletzt zeigte das eine Studie der Deutschen Energieagentur (dena). Das Problem: Bisherige Verfahren der Wasserstoffgewinnung reichen nicht aus, um die steigende Nachfrage zu decken. Zwar erzielen BMBF-geförderte Projekte wie das Kopernikus-Projekt P2X immer neue Erfolge in der Power-to-X-Forschung, zusätzliche Wasserstoffquellen braucht es trotzdem.

Was ist Power-to-X?

Power-to-X-Verfahren wandeln Strom, Wasser und CO2 in andere Produkte um. Bei Power-to-Gas beispielsweise entstehen gasförmige Stoffe wie Wasserstoff oder Methan. Power-to-Chem produziert Chemikalien, die industriell weiterverarbeitet werden. Das Ergebnis von Power-to-fuel ist synthetischer Kraftstoff.

Eine dieser Quellen könnte die Methanpyrolyse sein. Durch sie lässt sich klimafreundlicher Wasserstoff aus Methan herstellen. Neben dem Einsatz von Erdgas ist dabei auch die Nutzung von Methan aus biogenen Quellen wie Biogas, Deponie- und/oder Grubengasen denkbar. Wenn der Kohlenstoff aus der Spaltung von Methan aus biogenen Quellen deponiert werden würde, ließen sich sogar negative CO2-Emissionen erzielen.
Das Konzept der Gewinnung von Wasserstoff aus Methan ist nicht neu. Bisherige Verfahren sind allerdings alles andere als umweltfreundlich: Methan und Wasser wandeln sie unter Hitze in Wasserstoff und CO2 um. Weil das CO2 keinen Nutzen hat, wird es in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt so den globalen Treibhauseffekt. Die Methanpyrolyse hingegen wandelt Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff. Das Verfahren benötigt 87 Prozent weniger Energie als die Wasserelektrolyse – und belastet die Umwelt im Gegensatz zur herkömmlichen Dampfreformierung nicht mit CO2.
Bisher hat die Methanpyrolyse allerdings überwiegend im Labor Anwendung gefunden. Um herauszufinden, ob das Verfahren auch im industriellen Maßstab gelingen kann, fördert das BMBF seine Erforschung mit rund 12 Millionen Euro. Ziel des Forschungsvorhabens „Methanpyrolyse (Me2H2)" sind der Bau und Betrieb einer ersten Versuchsanlage, um den Dauerbetrieb zu testen. Mitte 2021 wurde mit der Aufnahme des Versuchsbetriebs der Versuchsanlage ein großer Meilenstein im Projekt erreicht.
Wie die Versuchsanlage funktionieren könnte, erforscht das Projekt anhand zweier unterschiedlicher Methoden, die in ersten Versuchen gute Ergebnisse lieferten. Damit die im Laufe des Projekts entstehenden Innovationen anschließend marktfähig sind, arbeiten darin Partner aus Wissenschaft und Industrie eng zusammen.
Unter der Projekt-Koordination des Chemiekonzerns BASF soll zusätzlich geklärt werden, wie der anfallende Kohlenstoff anschließend genutzt werden kann. Kohlenstoff – auch Graphit genannt – ließe sich ggf. für die Produktion von direkt reduziertem Stahl, Batterien, Druckerpatronen oder Leichtbaustoffen weiterverwerten.
Die Förderung der Methanpyrolyse durch das BMBF ist neben anderen Initiativen wie den Wasserstoff-Leitprojekten und der Grundlagenforschung Grüner Wasserstoff im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Wasserstoffrepublik Deutschland" Teil der Forschungsinitiative des BMBF im Rahmen der Nationalen Wasserstoffstrategie.

Das Projekt

Verbundvorhaben: Methanpyrolyse (Me2H2)
Projektlaufzeit: 01.04.2019 bis 31.05.2022
Fördermittel: 8,7 Mio. Euro

Projektpartner:

  • BASF SE
  • Karlsruher Institut für Technologie KIT
  • Ruhr-Universität Bochum
  • ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
  • Technische Universität Dortmund
  • VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH

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