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Projekt E4MeWi baut Hochleistungsreaktor
Potenzial von Methanol als grünem Energieträger nutzen
Methanol als Baustein der Energiewende: Im Rahmen des Projekts E4MeWi wird in Rostock nun ein innovativer Hochleistungslaborreaktor gebaut. Darin werden grüner Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid in Methanol umgewandelt. Der Projektpartner Leibniz-Institut für Katalyse hat Integrated Lab Solutions damit beauftragt, den Reaktor zu designen und zu errichten.
Die Zeit fossiler Kraftstoffe läuft im Zuge der Energiewende ab. Als ein möglicher Ersatz für Diesel gilt der flüssige Energiespeicher Methanol. Bislang wird die Chemikalie zum Beispiel aus fossilen Rohstoffen, wie Kohle, Erdöl oder Erdgas, gewonnen. Sie dient als Grundlage für Harze, etwa in der Möbel-, Bau- und Autoindustrie, und für Kunststoffe. Außerdem kann Methanol als Bestandteil von Treibstoffen im Verkehr genutzt werden. Forscherinnen und Forscher möchten herausfinden, wie Methanol stattdessen auch künstlich, also erneuerbar, hergestellt werden kann.
Unter Leitung des Start-ups CreativeQuantum entwickeln die beteiligten Fachleute in den kommenden drei Jahren eine mobile Chemiefabrik in der Größe von Schiffscontainern. Darin stellen sie aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mithilfe von Öko-Strom auf hocheffiziente Weise Methanol her. Unternehmen, die über Kohlenstoffdioxid oder überschüssigen Öko-Strom verfügen, könnten ein neues Geschäftsfeld erschließen, wenn sie zusätzlich Methanol herstellen und vermarkten.
Ebenfalls erforscht das Team, wie effizient sich Kohlenstoffdioxid im kleinen Maßstab mittels eines weiteren chemischen Prozesses, der Co-Elektrolyse, in Kohlenstoffmonoxid umwandeln lässt. Das Gas kann in der Industrie weiterverwendet werden.
Digitalisierung ermöglicht große Fortschritte in der Chemie
© Creative Quantum
Neben CreativeQuantum und dem Leibniz-Institut für Katalyse sind auch das Start-up Ineratec und die Ruhr-Universität Bochum an dem Projekt beteiligt. Zusammen wollen sie das Potenzial von Quantencomputing, also hochmoderner digitaler Forschungsstrategien, in der Chemie zeigen. In Laborexperimenten unterziehen sie mithilfe von Hochleistungsrechnern hunderte Katalysatoren, also Stoffe, die chemische Reaktionen bei der Methanolherstellung beschleunigen, einem systematischen Testverfahren. Fachleute sprechen von virtuellem Screening.
Dann bewerten die Expertinnen und Experten die Reaktionen der Katalysatoren. Das ermöglicht dem Forscherteam ungünstige Nebenreaktionen schneller zu erkennen und zu unterbinden, indem sie die Katalysatoren anpassen. Die aussichtsreichsten Katalysator-Kandidaten werden im Labor hergestellt und ihre optimalen Reaktionsbedingungen sorgfältig erforscht. Sobald ein stabiles, leistungsstarkes Verfahren feststeht, wird es im nächstgrößeren Maßstab überprüft.
Team testet neue Verfahren in Industriepark
Dafür wird im weiteren Verlauf des Projekts und auf Basis des Gelernten ein zweiter Reaktor gebaut, der es erlaubt, Methanol in dezentralen, größenvariablen und mobilen Containersystemen herzustellen. So könnten sie künftig zum Beispiel neben Biogas- und anderen Erneuerbare-Energie-Anlagen aufgestellt werden und den Wert der Anlage steigern. Erprobt wird dies in der bestehenden industriellen Umgebung des Chemieparks Bitterfeld-Wolfen bei Leipzig.
Die erforschte Strategie für das Katalysator- und Prozessdesign verspricht, neue chemische Verfahren, etwa in den Bereichen Grüne Chemie, Grundchemikalien oder Duftstoffe, künftig schneller voranzubringen und so Entwicklungszeit und -kosten deutlich zu senken. (kkl)