Den Kreis schließen

Angesichts schwindender Ressourcen und hoher Kohlendioxid-Emissionen stellen sich die Wissenschaftler am Zentrum für Innovationskompetenz "Virtuhcon" in Freiberg der dringenden Aufgabe, Kohlenstoff im Kreislauf zu halten und stofflich zu nutzen.

Die Freiberger haben das Wissen und die Kompetenz in der Analyse und Optimierung so genannter Hochtemperatur-Konversionsprozesse. Seit vielen Jahren forschen sie an diesen Umwandlungsprozessen, die bei der Erzeugung von Synthesegas aus Kohlenstoffquellen oder bei schmelzmetallurgischen Verfahren zur Gewinnung von Metallen relevant sind. Momentan ist die Kohlenstoffwirtschaft zumeist linear. Das heißt, der Kohlenstoff aus primären Quellen wie Braunkohle, Erdöl, Erdgas oder aus sekundären Quellen wie Kunststoffabfällen geht verloren. Meist gelangt er durch Verbrennung als Kohlendioxid in die Atmosphäre. Das belastet einerseits die Umwelt und ist andererseits eine Verschwendung von Ressourcen. Das Virtuhcon-Team arbeitet daran, Kohlenstoff stattdessen im Kreislauf zu halten und als Synthesegas wiederzuverwenden.

Recyceln statt Verbrennen

Nahaufnahme Versuchsvergaser „COORVED“ mit dem die Forscher Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Abfällen gewinnen.

Mit dem Versuchsvergaser „COORVED“ gewinnen die Forscher Synthesegas aus kohlenstoffhaltigen Abfällen.

IEC, TU Bergakademie Freiberg

Mit diesem wiedergewonnenen Synthesegas kann nicht nur Strom oder Wärme erzeugt werden, sondern es kommt auch in der chemischen Industrie zum Einsatz, um neue Kunststoffe herzustellen. In Leuna, in Sachsen-Anhalt, soll ab 2021 die bislang größte deutsche Synthesegas-Pilotanlage namens CARBONTRANS gebaut werden. Dort sollen aus kohlenstoffhaltigen Abfällen wie Plastikmüll und Resten aus der Biomasse-Nutzung, unter Mitverwertung von Braunkohle, saubere Synthesegase gewonnen werden. Gelingt dieses ehrgeizige Vorhaben, könnte die chemische Industrie unabhängiger von importiertem Erdöl arbeiten. Außerdem werden die kohlenstoffhaltigen Materialien dann nicht mehr umweltbelastend verbrannt, sondern für andere Stoffverbindungen genutzt. „Damit bahnen wir den Weg für den Übergang von einer linearen Kohlenstoffwirtschaft zu einer weitgehend CO2-neutralen Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft“, sagt Bernd Meyer, Sprecher von Virtuhcon. Die Freiberger werden an der geplanten Synthesegasanlage mit ihrer Forschung federführend beteiligt sein, und sie leisten schon jetzt einen wichtigen Beitrag dafür.

Modellieren und Optimieren

Nahaufnahme des Ofens in dem kohlenstoffhaltige Materialien elektrothermisch verdampft werden und das dabei entstehende Gas anschließend analysiert wird.

In dem Ofen können kohlenstoffhaltige Materialien elektrothermisch verdampft und das dabei entstehende Gas anschließend analysiert werden.

IEC, TU Bergakademie Freiberg

In Freiberg stehen ihnen die größten deutschen Versuchsanlagen für die Vergasung kohlenstoffhaltiger Materialien zur Verfügung. Dort haben sie bereits großtechnische Tests mit Biomassen, Reststoffen und Braunkohle durchgeführt, um die Prozesse zu optimieren. Aus den gewonnenen Daten können die Wissenschaftler komplexe thermochemische Prozesse abbilden, die für die Metallurgie und Chemie von Bedeutung sind. Auf dieser Basis können sie diese Prozesse virtualisieren und mithilfe numerischer Modelle weiter optimieren. Ziel der Virtuhcon-Forscher ist es, ihre Kompetenzen in die Anwendung zu transferieren – sowohl für metallurgische, als auch Kohlenstoff-basierte Prozesse. Die Technologien, die sie entwickeln, sollen auf lange Sicht die Basis für ein unabhängiges, finanziell eigenständiges Forschungszentrum sein.

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