ProMet - CO₂ zu Propen via eMethanol. Grüne
Grundchemikalien in der Industrie

Steigender Propen-Bedarf

Aus der Chemieindustrie ist Propen nicht wegzudenken: Das farblose Gas ist Vorprodukt von Bleichmitteln oder Kunststoffen. Bislang werden für die Propen-Herstellung große Mengen fossiler Rohstoffe genutzt. Mit dem Projekt „ProMet“ soll ein neues, wettbewerbsfähiges Verfahren entwickelt werden, das eine nachhaltigere Herstellung ermöglicht – und zwar mithilfe von eMethanol, hergestellt aus CO₂.

Die Nachfrage nach Methanol und Propen als Grundstoffe der Chemieindustrie ist groß: Pro Jahr werden weltweit circa 86 Millionen beziehungsweise 100 Millionen Tonnen produziert – bei einer erwarteten jährlichen Steigerungsrate von sieben beziehungsweise vier Prozent. Eine neue, nachhaltige Route zu Methanol und Propen bedient also einen Wachstumsmarkt und hilft, Treibhausgasemissionen weltweit zu verringern.
Wird der dazu benötigte Strom aus erneuerbaren Energien gewonnen, entsteht grünes Methanol. Aus diesem kann im nachfolgenden Methanol-zu-Propen-Prozess wiederum grünes Propen hergestellt werden.

Elektrochemische Direktsynthese von Methanol

Im Gegensatz zu anderen Produkten ist die CO₂-Umwandlung zu Methanol deutlich anspruchsvoller: Es müssen sechs Elektronen pro CO₂ Molekül übertragen werden, damit verbunden sind komplexe Reaktionen und ein höherer Energiebedarf. Für die Einsatzfähigkeit des „ProMet”-Verfahrens ist
unter anderem die Stromausbeute eine wichtige Kennziffer. Bisher liegt die Stromausbeute bei der CO₂-zu-Methanol-Umwandlung bei nur rund 46 Prozent - das heißt: Nur knapp die Hälfte der eingesetzten Stromladung führt zur gewünschten Umwandlungsreaktion. Ziel des „ProMet“-Projekts ist es, Stromausbeuten von mindestens 70 Prozent zu erreichen. Möglich ist das durch das besondere Verfahren von „ProMet“: Eingesetzt werden innovative Gasdiffusionselektroden, die insbesondere für anspruchsvolle Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten hohe Ausbeuten ermöglichen.

Kompetenzen aus Wissenschaft und Wirtschaft

Die größte Herausforderung des Projekts besteht darin, einen passenden Elektrokatalysator zu finden:
Zum einen muss er die Umwandlung von CO₂ in Methanol ermöglichen; zum anderen muss dieser dann zu einer Gasdiffusionselektrode (GDE) verarbeitet werden. GDEs sind leistungsstärker als sonst meist eingesetzte flächige Elektroden. Im „ProMet“-Projekt wird ein Gesamtverfahren von CO₂ bis Propen entwickelt und sowohl aus technologischer, ökonomischer und ökologischer Sicht bewertet. Dafür arbeiten sieben Partnerinnen und Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. Zunächst wird an der Ruhr-Universität Bochum ein Screening durchgeführt, um einen geeigneten Elektrokatalysator zu finden. Anschließend werden die vielversprechendsten Materialien zu Gasdiffusionselektroden verarbeitet und elektrochemisch charakterisiert sowie modelliert. Die besten GDEs
werden in einer vollständigen Elektrolysezelle getestet. In diese Schritte sind das Deutsche Zentrum für Luftund Raumfahrt, die Technische Universität Clausthal
sowie Covestro involviert. Anschließend werden von der Fumatech geeignete Membranen ausgewählt und entwickelt. Air Liquide untersucht die Einbindung von eMethanol in den bestehenden Propen-Herstellungs-Prozess, um Aussagen zur Eignung des neuen Rohstoffes zu treffen. Die Ergebnisse fließen in die techno-ökonomische Analyse ein, die die RWTH Aachen übernimmt. Am Ende wird eine gesamtheitliche ökologische Betrachtung des neuen „ProMet“-Verfahrens im Vergleich zu alternativen Verfahren vorgenommen.

ProMet-Projektblatt als Download