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Turm der Raffinerie in Hemmingstedt, Dithmarschen. Foto: Dirk Ingo Franke, Wikimedia

Forschungsquartett | Methane Cracking

Sauberes Erdgas?

Erdgas könnte mit einer neuen Technolgie ohne jegliche Emission von CO2 industriell genutzt werden. Ein in Kooperation vom „Institute for Advanced Sustainability Studies“ und dem Karlsruher Institut für Technologie entwickelter Reaktor spaltet Gas in reinen Wasserstoff und Kohlenstoff.

detektor.fm sammelt für eine neue Vormittagssendung


Es klingt zunächst ein wenig Paradox: Erdgas könnte in Zukunft ohne jede Emission von Kohlenstoffdioxid (CO2) genutzt werden. Dazu muss der fossile Brennstoff zunächst in seine Elemente aufgespalten werden. Denn wie andere fossile Brenstoffe besteht Erdgas aus Kohlenwasserstoffen, also lediglich aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Das sogenannte „Cracking“ könnte es möglich machen.

Beim Cracking zerfällt Methan in Wasserstoff und Kohlenstoff

Beim Cracking wird das Methan, das mit 98% den Hauptbestandteil von Erdgas ausmacht, auf Temperaturen von über 1000 Grad Celsius erhitzt. Dann zerfällt es automatisch in seine Elemente. Bekannt ist dieser Mechanismus schon länger. Bisher war es aber nicht möglich, den festen Kohlenstoff aufzunehmen.

Prof. Dr. Thomas Wetzel - forscht am KIT

forscht am KITFoto: (c) Markus Breig, KIT
Wenn Sie Methan auf eine bestimmte Temperatur bringen, dann wird es von alleine zerfallen in [seine] Bestandteile. Je höher die Temperatur wird, desto mehr Wasserstoff und Kohlenstoff werden vorliegen und desto weniger Methan wird vorliegen.Prof. Dr. Thomas Wetzel

In einem Reaktor, der in Kooperation von Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem in Potsdam ansässigen Institute for Advanced Sustainability Studies (IASS) entwickelt worden ist, wird das Methan bei 1200 Grad in feinen Blasen durch flüssiges Zinn geleitet. Der Kohlenstoff lagert sich dabei an den Wänden der Blasen an. Weil er mit dem Zinn nicht reagiert, wird er an der Oberfläche als Pulver abgeschieden und kann per Gasdruck aus dem Reaktor ausgeblasen werden.

Technologie soll neue Wege der Wasserstoffproduktion ermöglichen

Zwar lässt sich der dabei gewonnene Wasserstoff auch zur Energiegewinnung nutzen, geplant ist der Einsatz aber vor allem für industrielle Anwendungen. Zur Zeit wird das Element vor allem zur Herstellung von Kunstdünger verwendet, es lässt sich aber auch als Energieträger für Brennstoffzellen verwenden. In der Wasserstoffherstellung werden bislang große Mengen CO2 erzeugt.

Auch der Kohlenstoff kann industriell weiter verarbeitet werden. Gerade in der Fahrzeugindustrie und in der Bauwirtschaft wird das Material immer wichtiger, weil es leichtere und materialsparendere Konstruktionen ermöglicht als etwa Stahl. So könnte zum Beispiel Carbonbeton in Zukunft Gebäudekonstruktionen mit weniger Zement ermöglichen. Und auch die Zementherstellung ist weltweit für große Mengen CO2-Ausstoß verantwortlich.

Methan ist 25 Mal klimaschädlicher als CO2

Dr. Stefan Stückrad, wissenschaftlicher Koordinator am IASS, hält das Cracking deswegen für eine geeignete Brückentechnologie, um mittelfristig Wasserstoff produzieren zu können. Wasserstoff lässt sich auch klimaneutral per Elektrolyse aus regenerativer Energie gewinnen, was zur Zeit aber noch kaum angewandt wird. Langfristig wäre das der klimaschonendere Weg: Denn Erdgas kann bei der Gewinnung und beim Transport entweichen. Und Methan ist laut Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) auf einhundert Jahre gerechnet etwa 25 Mal so klimawirksam wie CO2.

Dr. Stefan Stückrad - arbeitet am IASS

arbeitet am IASSFoto: (c) IASS/Jens Jeske
Wasserstoff ist ein sehr stark nachgefragter industrieller Rohstoff, der auf globaler Ebene für 200 bis 300 Millionen Tonnen CO2-Emissionen verantwortlich ist.Dr. Stefan Stückrad

Redaktion: Mike Sattler

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