04.05.2023

Zementwerke produzieren nicht nur Zement, sondern auch große Mengen Kohlendioxid. Im Projekt CO₂-Syn entwickeln Forschende robuste Katalysatoren. So kann das verunreinigte Treibhausgas effizient zu chemischen Grundstoffen wie Olefinen oder Alkoholen weiterverarbeitet werden.

Noch lässt sich Zement nicht CO₂-frei herstellen. Daher sucht die Zementindustrie nach Wegen, wie sich das anfallende CO₂ reduzieren oder als Rohstoff abtrennen und weiterverwerten lässt. Im Verbundprojekt „CO₂-Syn“ setzen Forschende aus Industrie und Wissenschaft auf Carbon Capture and Utilization (CCU). Ihr Ziel: mit Hilfe von passenden Katalysatoren das verunreinigte Kohlendioxid aus den Abgasen direkt weiterzuverarbeiten – etwa zu Grundchemikalien wie Kohlenmonoxid, höheren Alkoholen oder Olefinen. Olefine sind unter anderem als Grundstoff in strapazierfähigen Fasern enthalten, die sich in Autositzen oder in Sonnenschirmen befinden. Höhere Alkohole sind beispielsweise Bestandteil in Kosmetika oder Reinigungsmitteln.

Forschende haben mehr als 20 mögliche Katalysator-Kandidaten identifiziert

Noch ist die direkte stoffliche Nutzung von CO₂ in der Zementbranche Zukunftsmusik. Katalysatoren, die derzeit im Einsatz sind, werden häufig durch Spurenbestandteile im CO₂ beschädigt. Diese Bestandteile müssen in aufwändigen und damit teuren Reinigungsschritten zunächst abgetrennt werden, um reines CO₂ zum Weiterverarbeiten zu erhalten. Das CO₂-Syn-Team möchte diesen Verfahrensschritt und Kostenfaktor durch den Einsatz von geeigneten Katalysatoren eliminieren. Dabei sind die Expertinnen und Experten auf einem guten Weg, wie eine erste Zwischenbilanz zeigt. Den Forschenden ist es zwischenzeitlich gelungen, über 20 Katalysator-Kandidaten zu identifizieren. Der Schwerpunkt lag dabei auf Katalysatoren aus sulfidbasierten Materialien. Im nächsten Schritt sollen die Katalysatoren für die Synthesegaskonversion zu Alkoholen und Olefinen unter anwendungsnahen Prozessbedingungen getestet werden.

Power-to-Chemicals-Konzept wird ins Zementwerk integriert

Sind die prozesstechnischen Verfahrensschritte gelöst, richtet sich der Fokus der Forschenden darauf, wie sich das fertige Power-to-Chemicals-Konzept in die Strukturen des Partner-Zementwerks Phoenix Krogbeumker in Beckum einbinden lässt. Hierfür müssen spezifische Standortbedingungen, wie etwa potenzielle grüne Stromlieferanten und Abnehmer der Olefine und höheren Alkohole, gefunden werden. Und nicht zuletzt gilt es, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, um die CO₂-basierten Produkte zu vermarkten. (it)