Kohlenstoffdioxid (CO2) als Rohstoff nutzen und damit CO2-Emissionen vermeiden ist Kerngedanke des im November 2020 abgeschlossenen Pilotprojektes „ALIGN-CCUS“ und des im Januar 2021 gestarteten Folgeprojektes „TAKE-OFF“. Während in ALIGN-CCUS das Ziel von RWE Power, Mitsubishi Power Europe und Asahi Kasei die Herstellung von Dimethylether, kurz DME, aus abgeschiedenem CO2, Strom und Wasser war, geht TAKE-OFF noch einen Schritt weiter. Aus DME soll hier in einem weiteren Prozessschritt effizient Flugzeugtreibstoff hergestellt werden. Die Forschungsanlage zur DME-Herstellung im Innovationszentrum Niederaußem von RWE hat im Juni 2020 im Rahmen der Inbetriebnahme erstmals DME produziert.
In TAKE-OFF wird die Herstellung synthetischer erneuerbarer Flugzeugtreibstoffe aus CO2 und Wasserstoff entwickelt (Production of synthetic renewable aviation fuel from CO2 and H2). Zwei untersuchte Prozessrouten nutzen hierfür DME und zukünftig auch Methanol, welche in Niederaußem hergestellt werden.
Das neue Verfahren
Das neue Verfahren ermöglicht es, in der von Mitsubishi Power Europe entworfenen und installierten Syntheseanlage mit einem monolithischen Reaktor und einem neu entwickelten Katalysator, DME in einem einzigen Prozessschritt zu synthetisieren. Bislang wird zunächst Methanol aus CO2 und Wasserstoff produziert und erst in einem zweiten Schritt DME. Ausgangspunkt für die DME-Synthese ist CO2, das aus dem Rauchgas des Braunkohlenkraftwerks Niederaußem mithilfe einer Aminwäsche gewonnen wird. Die Anlage ist insgesamt auf eine Leistung von rund 7,2 Tonnen CO2 täglich ausgelegt. Pro Tag werden bis zu 180 Kilogramm CO2 mit 22 Kilogramm Wasserstoff zu DME umgesetzt. Der Wasserstoff für die Synthese von DME wird vor Ort durch eine hocheffiziente alkalische Elektrolyse von Asahi Kasei erzeugt. Die neue Syntheseanlage produziert so bis zu 50 Kilogramm Roh-DME pro Tag. Das nicht für CCUS-Projekte im Innovationszentrum in Niederaußem verwendete CO2 wird dem Forschungszentrum Jülich für die Pflanzenforschung bereit gestellt.
DME und Methanol sind speicherbare und transportfähige Energieträger. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte können sie erstens als langfristige chemische Energiespeicher und zweitens auch als synthetische Kraftstoffe eingesetzt werden, sofern keine CO2-ärmere Alternative zur Verfügung steht. Daneben sind DME und Methanol auch chemische Ausgangsstoffe für eine Vielzahl weiterer Anwendungen, beispielsweise als Vorstufen von Verbindungen, die in Kosmetika, Waschmitteln, Farben oder Medikamenten zum Einsatz kommen oder eben als Zwischenprodukte für die Herstellung von Flugzeugtreibstoffen.
Auch nach der Stilllegung fossil gefeuerter Kraftwerke wird es weiterhin unvermeidbare CO2-Quellen aus verschiedenen Industrieprozessen geben. ALIGN-CCUS und TAKE-OFF zeigen eine Technologie auf, mit der CO2 als Rohstoff genutzt werden und so, zusammen mit Wasserstoff, fossile Rohstoffe ersetzen kann. Basischemikalien oder Treibstoffe auf Basis von DME und Methanol, die auf diese Weise aus aufgefangenem CO2 und perspektivisch grünem Wasserstoff produziert werden, machen Energie chemisch speicher- und transportierbar, fungieren so als Bindeglied zwischen den Sektoren und tragen zu einer erfolgreichen Energiewende bei.
