Methanol ist mit einer Jahresproduktion von über 100 Mio. t bereits heute eine der wichtigsten Chemikalienrohstoffe weltweit. Die konventionellen Herstellungsprozesse basieren auf fossilen Rohstoffen wie Erdgas, Kohle oder Erdöl, wurden in den vergangenen Jahrzehnten technisch etabliert, verursachen jedoch hohe CO₂-Treibhausgasemissionen. „Dagegen bietet die Methanolsynthese im Rahmen sogenannter Power-to-Liquid-Verfahren das Potenzial, CO₂ beispielsweise aus Biomasse zu binden und im Kreislauf zu führen“, erklärt Dr. Achim Schaadt, Abteilungsleiter Thermochemische Prozesse am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg.

Methanol aus erneuerbaren Energien und CO₂

Das Projekt „Power-to-Methanol – Grünes Methanol“, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert und von der Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie (DECHEMA) geleitet wird, erforscht diese Art von Alternativen. Die industriellen Partner sind die CropEnergies AG als Mitglied der Südzucker-Gruppe, der Spezialchemiekonzern Clariant sowie die thyssenkrupp Industrial Solutions AG. Akademische Partner sind die Fraunhofer-Institute IGB und UMSICHT sowie die TU Bergakademie Freiberg. „Ziel des Projekts ist eine wissenschaftliche und wirtschaftliche Betrachtung der Machbarkeit einer Methanolsynthese aus erneuerbaren Energien und biogenem CO₂ aus einer Bioraffinerie zur Herstellung von erneuerbarem Ethanol“, erklärt Projektleiter Max Hadrich, Teamleiter Power-to-Liquids am Fraunhofer ISE.

Untersuchung der Dynamik der Methanolsynthese

Um eine gute Übertragbarkeit auf eine Industrieanlage mit möglichst geringem Aufwand und in kurzer Zeit zu erreichen, wurde eine Maßstabsverkleinerung, der sogenannte Scale-Down, eines industriellen Synthesereaktors vollzogen. Dieser Reaktor steht im Zentrum einer Miniplant-Anlage, die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE konzipiert und aufgebaut haben. Durch ein speziell angepasstes Kühlsystem kann im Betrieb der Anlage ein ähnliches thermisches und reaktionskinetisches Verhalten wie in einer großskaligen Anlage erreicht werden.

Die Miniplant-Anlage setzt Wasserstoff und CO₂ in einem kontinuierlichen Prozess zu Methanol um. Dabei wird Wärme frei und es entsteht Wasser als Nebenprodukt. Zur fundierten großtechnischen Umsetzung dieses Verfahrens in Kombination mit einer Bioraffinerie sind auf dem aktuellen Stand der Wissenschaft jedoch noch einige Fragestellungen offen. So führen beispielsweise solch hohe CO2-Anteile im Synthesegas zu einer beschleunigten Alterung des eingesetzten Katalysators und zu verringerten chemischen Umsätzen. Ferner kann ein dynamischer Synthesebetrieb nötig sein, wenn es beispielsweise Schwankungen in der Produktion des aus fluktuierenden erneuerbaren Energien hergestellten Wasserstoffs gibt.

Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, dass Methanol aus nachhaltigen Rohstoffen und erneuerbarem Strom gewonnen und somit zukünftig in verschiedenen Anwendungen als Energiespeicher, Chemikalie, sowie Kraftstoff(additiv) genutzt werden kann.

Hintergründe zur Methanolwirtschaft finden Sie auch unter: www.biomasse-nutzung.de/methanolwirtschaft-biooekonomie