Mikroreaktor wandelt CO2 in chemischen Rohstoff / 08.05.2016

Mit erneuerbaren Energien Ameisensäure erzeugen

Prof. Elias Klemm (l.) und Doktorand Dennis Kopljar (mit Mikroreaktor in der Hand) vor der Anlage zur elektrochemischen Umsetzung von CO2. Bild: Universität Stuttgart

Aus Kohlendioxid-Emissionen und überschüssiger erneuerbarer Energie erzeugt ein neuer Mikroreaktor Ameisensäure. Diese lässt sich sowohl für die Energiespeicherung als auch als Rohstoff für die chemische Industrie nutzen.

Wissenschaftler des Instituts für Technische Chemie der Universität Stuttgart, des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (Standort Stuttgart) sowie der Firma Plinke (Bad Homburg) erforschen gemeinsam ein energieeffizientes elektrochemisches Verfahren zur Herstellung von Ameisensäure aus CO2-Abfallströmen der chemisch-pharmazeutischen Industrie.

Entwicklung einer Mikroreaktor-Demonstrationsanlage

Die elektrochemische Umwandlung von CO2 in Ameisensäure soll energieeffizient in Mikroreaktoren erfolgen. Die technische Machbarkeit eines solchen Verfahrens sowie Konzepte für die Reaktoren haben die Stuttgarter Wissenschaftler bereits in einem Vorgängerprojekt beschrieben.

 

Ziel des vom Bundeswirtschaftsministerium mit 1,5 Millionen Euro geförderten Projekts „Energieeffiziente Elektrochemie im Mikroreaktor 2.0“ ist es, für diesen Prozess regenerative Energien wie Photovoltaik oder Windkraft zu nutzen und gleichzeitig ein Speichermedium für diese Energien zu entwickeln. „Damit leistet das Projekt nicht nur einen kleinen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele, sondern insbesondere auch zur Umsetzung der Energiewende, die auf neue Speichertechnologien dringend angewiesen ist“, sagt Prof. Elias Klemm, Leiter des Instituts für Technische Chemie der Universität Stuttgart und Koordinator des Projekts.

 

Die Wissenschaftler verwenden einen Reaktor aus Acrylglas (Polymethylmethacrylat). Damit können sie je Stunde und Quadratmeter Elektrodenfläche bereits knapp 1,5 kg CO2  umsetzen. Das entspricht einer Stromdichte von 200 Milliampère pro Quadratzentimeter. Sie arbeiten daran, die Elektroden und die darin enthaltenen Katalysatoren, an denen das CO2 zu Ameisensäure umgesetzt wird, zu verbessern. Dabei übernimmt die Universität Stuttgart die reaktionstechnische Optimierung. Das DLR konzentriert sich auf die Elektroden- und Katalysatorentwicklung. Die Firma Plinke entwickelt und baut eine Demonstrationsanlage im Container. Diese kann dann mobil und flexibel bei interessierten Kunden getestet werden.

 

Chemieindustrie kann CO2 verwerten

Mit dem Verfahren soll insbesondere auch für kleine und mittlere Unternehmen der chemisch-pharmazeutischen Industrie eine wirtschaftliche Verwertung von CO2 möglich werden.

 

Als eine an Chemiestandorten gut verfügbare Quelle für Kohlenstoff lässt sich CO2 als Rohstoff für verschiedene chemische Produkte wie Ameisensäure nutzen. Diese wird zum Beispiel in der Herstellung von Textilien und Lederwaren eingesetzt. Andererseits kann Ameisensäure produziert werden, um überschüssigen elektrischer Strom in chemischer Form zu speichern. Wird wieder Strom gebraucht, kann sie leicht in Wasserstoff und CO2 zersetzt werden, der Wasserstoff lässt sich beispielsweise in einer Brennstoffzelle rückverstromen.

 

Die chemisch-pharmazeutische Industrie in Deutschland kann durch solche Innovationen ihre Energieeffizienz verbessern und ihre Treibhausgasemissionen reduzieren; 46 Millionen Tonnen CO2-Emissionen gingen im Jahr 2012 auf ihr Konto.

Mehr zum Projekt

Energieeffiziente Elektrochemie im Mikroreaktor 2.0 (EnElMi 2.0)

Projektbeteiligte:

Verfahrensentwicklung
Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie 

Elektrodenentwicklung
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik

Engineering
Plinke GmbH 

Förderkennzeichen:
03ET1379A-C

Laufzeit:
2016-2019

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.