18. Januar 2024 | Die Demonstration einer Technologie zur Herstellung von grünem Methanol auf der Kläranlage in Bottrop ist das Ziel des aktuellen Forschungsprojekts „E-BO(2)T“.
Geplant ist der Aufbau einer Power-to-Methanol-Demonstrationsanlage (PtM), die den gesamten Prozess der Herstellung klimaschonenden Methanols abbildet – von der CO2-Abscheidung (Carbon Capture) über die Elektrolyse mit erneuerbarem Überschussstrom bis zur Synthese von Methanol aus CO2 und Wasserstoff. Mit dem Betrieb des Demonstrators will das Forschungskonsortium nachweisen, dass die Methanolherstellung auf Kläranlagen dezentral, ökonomisch und ökologisch effizient realisierbar sowie eine neue Sektorenkopplung zwischen Energie-, Abwasser-, und Verkehrssektor möglich ist. Denn das grüne Methanol bietet sich unter anderem zur Verwendung als Kraftstoff für Ottomotoren an. Auch die Verwendung als Kraftstoff für Netzersatzanlagen und als Basischemikalie in der chemischen Industrie sind denkbar.
Kläranlagen bieten als Standorte für die Methanolherstellung ein hohes Potenzial zur Nutzung stofflicher und energetischer Synergien. So produzieren ihre betriebseigenen Biogas-Blockheizkraftwerke (BHKW) erneuerbaren Überschussstrom, der für die Wasser-Elektrolyse nutzbar ist. Außerdem sind Kläranlagen geeignete Standorte für weitere erneuerbare Energieanlagen, deren Strom für die PtM-Herstellung geeignet ist. Der dabei neben Wasserstoff entstehende reine Sauerstoff kann beispielsweise in der biologischen Abwasserreinigung der Kläranlage zum Einsatz kommen. Das in der Kläranlage entstehende Klär- und Biogas besitzt einen hohen CO2-Anteil von 30 bis 50 %, der bisher ungenutzt ist und damit eine ideale grüne CO2-Quelle für die Methanolsynthese darstellt. Weitere Synergiepotenziale ergeben sich durch den dynamischen Wärmehaushalt der Kläranlage und der PtM-Anlage, welche jeweils sowohl Wärmeenergie produzieren als auch konsumieren. Bei optimaler Systemintegration kann die Effizienz beider Anlagen deutlich gesteigert werden.
Synergien bei der Herstellung von grünem Methanol
Die in der Demonstrationsanlage herstellbaren Methanolmengen werden nur für Test und Erprobungszwecke ausreichen. Daher ist bereits in der Aufbau- und Demonstrationsphase vorgesehen, Konzepte für die Skalierung der Anlage auf großtechnische Maßstäbe und ihre Vervielfältigung zu entwickeln als Blaupause für zahlreiche andere Kläranlagen.
Das Projektkonsortium besteht aus den Partnern Emschergenossenschaft, den Forschungsinstituten FiW (Forschungsinstitut für Wasserwirtschaft und Klimazukunft an der RWTH Aachen e. V.) und OWI Science for Fuels gGmbH sowie dem Elektrolyseurhersteller Aspens GmbH. OWI Science for Fuels ist in E-BO(2)T verantwortlich für die Bewertung der Nutzungsmöglichkeiten des grünen Methanols in kraftstoffbezogenen Anwendungen. Das umfasst sowohl die direkte als auch die indirekte Nutzung von Methanolderivaten wie etwa Methanol-to-Gasoline. Dazu gehört die Bestimmung der Methanolreinheit unter variierenden Betriebsbedingungen des Synthesemoduls vor dem Hintergrund der angestrebten Zertifizierung des Methanolprodukts. Da Methanol von herkömmlichen Kraftstoffen abweichende physikalisch-chemische Eigenschaften besitzt, untersucht OWI auch die Anforderungen an die vorhandene Infrastruktur, Lagerung, Handhabung, Sicherheitsaspekte und die Umweltverträglichkeit.
Das Projekt „E-BO(2)t“ wird im Rahmen des Gesamtkonzepts Erneuerbare Kraftstoffe mit insgesamt 12,45 Mio. € durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr gefördert. Die Förderrichtlinie für die Entwicklung regenerativer Kraftstoffe wird von der NOW GmbH koordiniert und durch die Projektträger VDI/VDE Innovation + Technik GmbH sowie die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. umgesetzt.
