Eine nachhaltige Kohlenstoffversorgung und Energiegewinnung auf Basis der Methanpyrolyse wird als wichtiger Beitrag zur künftigen Reduzierung des CO2-Fußabdrucks angesehen, während gleichzeitig eine nachhaltige Versorgung mit Rohstoffen und grüner Energie gewährleistet bleibt.
Erdgas ist der fossile Brennstoff mit den geringsten Verunreinigungen und geschätzten weltweiten Vorkommen von rund 800 Billionen Kubikmetern. Obwohl die Zusammensetzung von Erdgas bis zu einem gewissen Grad variieren kann, ist sein Hauptbestandteil Methan (CH4). Durch endotherme Zersetzung (Methanpyrolyse) kann Methan in seine Bestandteile Kohlenstoff und Wasserstoff (H2) aufgespalten werden. Wasserstoff ist als zukünftige Alternative für verschiedene industrielle Anwendungen von besonderem Interesse. Darüber hinaus besteht ein hohes Potenzial für verschiedene großtechnische Anwendungen von Kohlenstoff, insbesondere im Bauwesen und in der Landwirtschaft, wenn der Kohlenstoff zu einem niedrigeren Preis als aus derzeit verfügbaren Ressourcen erhältlich ist.
Neben den bekannten Forschungsaktivitäten der Montanuniversität Leoben in den Bereichen Metallurgie, Rohstoffversorgung und Mineralverarbeitung verfügt die Universität auch über fundierte Kenntnisse auf dem Gebiet der Hightech-Forschung und der Anwendungen von kohlenstoffbasierten Materialien. Dies ist aus wirtschaftlicher Sicht ein entscheidender Faktor für die nachhaltige Verwertung eines beträchtlichen Teils des Kohlenstoffprodukts aus der Methanpyrolyse.
Die effiziente Speicherung von Energie bei minimalem CO2-Fußabdruck sowie die effektive Abscheidung und Umwandlung unerwünschter Treibhausgasemissionen gelten als die größten Herausforderungen auf dem Weg zu einer fortschrittlichen, nachhaltigen und umweltfreundlichen Gesellschaft auf globaler Ebene. Energie kann in reiner chemischer Form unter Verwendung von Gas-Trägern mit hohem Heizwert, wie beispielsweise Wasserstoff (H2), sowie in elektrischer Form, beispielsweise in Batterien oder durch Speicherung von Ionen an der Elektroden-/Elektrolyt-Grenzfläche in elektrischen Doppelschichtkondensatoren, gespeichert werden. Die Speicherung von Energie mithilfe dieser Technologien eröffnet die attraktivsten Szenarien für den Ersatz der derzeitigen Nutzung endlicher, kohlenstoffreicher und umweltschädlicher fossiler Brennstoffe wie Diesel und Benzin.
Folglich ist die Methanpyrolyse eine entscheidende und vielversprechende Technologie für die wirtschaftliche Produktion von Wasserstoff im industriellen Maßstab ohne CO2-Fußabdruck, wobei zusätzlich Wert aus dem Kohlenstoffprodukt generiert wird. Die aktuellen Herausforderungen für die zukünftige industrielle Umsetzung dieser Technologie sind (1) die Skalierbarkeit der Prozesse und (2) die Erzeugung hochwertiger Kohlenstoffprodukte für kleine Märkte sowie kostengünstige Verwertungswege für Massenmärkte wie die Bauindustrie und die Landwirtschaft.
RAG-Speicher in Puchkirchen (Copyright: Karin Lohberger)
Projektpartner: Montanuniversität Leoben, Technische Universität Wien, Primetals Technologies Limited, Wien Energie GmbH, voestalpine AG, RAG Austria AG
