CO2RRECT (CO2 Reaction Using Regenerative Energies and Catalytic Technologies)

Project objectives

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.

INVITE's contribution

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.

Project partner

  • 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

Funding

Die Initiative CO2RRECT wird mit 11,2 Millionen Euro vom BMBF im Rahmen der Fördermaßnahme "Technologien für Nachhaltigkeit und Klimaschutz - Chemische Prozesse und stoffliche Nutzung von CO2" unterstützt.

Mehr Informationen unter www.chemieundco2.de

Project duration

3 Jahre bis zum 30.09.2013