CO2RRECT (CO2 Reaction Using Regenerative Energies and Catalytic Technologies)

Die Emission von Kohlendioxid (CO₂) wird derzeit auf etwa 28 Gt/a geschätzt. Neben der Abtrennung und Speicherung von CO₂ kann auch die stoffliche Verwertung als Rohstoff in der chemischen Industrie (CCU - carbon capture and use) einen direkten Beitrag zur Reduktion der Emissionen leisten. In CO2RRECT wird der Fokus auf die Erzeugung von reaktiven Zwischenprodukten für die Herstellung von Isocyanaten (z.B. MDI) gelegt. Da das CO₂ als Kohlenstoffquelle nahezu unbegrenzt zur Verfügung steht und dabei konventionelle Rohstoffe der chemischen Industrie wie z.B. Methan ersetzt, kann somit gleichzeitig der Bedarf an fossilen Primärenergieträgern reduziert werden.

CO₂ ist eine thermodynamisch sehr stabile Verbindung deren Aktivierung erhebliche Mengen an Energie erfordert. Dies geschieht durch die Reaktion mit einem energiereichen Molekül. In CO2RRECT werden die folgenden Prozesse zur Umsetzung von CO₂ zu Kohlenmonoxid (CO) oder Ameisensäure (HCOOH) untersucht:

• Reverse Water-Gas-Shift    CO₂ + H₂   → CO + H₂O
• Dry Reforming                     CO₂ + CH₄ → 2CO + 2H₂CO₂
• Hydrierung                          CO₂ + H₂    → HCOOH

Eine CO₂-Aktivierung ist im Sinne von Nachhaltigkeit und Klimaschutz allerdings nur dann sinnvoll, wenn die Energie überwiegend aus regenerativen Quellen stammt. Daher wird der zur Umsetzung benötigte Wasserstoff (H₂) nachhaltig durch Wasserelektrolyse aus regenerativ erzeugter Energie bereitgestellt. Diese stehen aufgrund der natürlichen Gegebenheiten nur fluktuierend zur Verfügung, so dass zeitweise bisher ungenutzte Stromüberschüsse entstehen. Durch einen dynamischen Betrieb der Elektrolyse wird angestrebt diese Überschüsse technisch nutzbar zu machen und die Energie so chemisch zu speichern.

Die Aufgabe von INVITE innerhalb des Projektes ist der Scale-Up und die technische Realisierung des zu erarbeitenden Produktionskonzeptes in Form einer Demonstrationsanlage im Technikumsmaßstab. Diese besteht aus einer Elektrolyseeinheit in welcher der benötigte Wasserstoff erzeugt wird sowie aus einer Reformereinheit in der das Kohlendioxid umgesetzt wird.
Dazu sollen zunächst die für die Auslegung und den Betrieb benötigten Parameter bestimmt werden. Anschließend wird die Anlage geplant, aufgebaut und in Betrieb genommen. Sie wird dann unter im Projekt erarbeiteten, realistischen Lastbedingungen betrieben. Ein Schwerpunkt liegt auf der Auswertung des gekoppelten Betriebs dynamischer H2O-Elektrolyse und kontinuierlicher CO2-Umsetzung. Die gewonnenen Erkenntnisse erlauben Aussagen über die großtechnische Eignung und können für die Auslegung einer Pilotanlage verwendet werden.

• Bayer Technology Services GmbH (Projektleitung)
• Bayer MaterialScience AG
• RWE Power AG
• Siemens AG
• INVITEGmbH
• CAT Catalytic Center
• RWTH Aachen
• Max-Planck-Institut Magdeburg
• Fritz-Haber-Institut Berlin
• Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock
• Ruhr-Universität Bochum
• Technische Universität Dortmund
• Technische Universität Dresden
• Universität Stuttgart
• Karlsruhe Institute of Technology
• Technische Universität Darmstadt

Project duration

3 Jahre bis zum 30.09.2013