Unsere Forschung

Technologie und Infrastruktur

Wasserstoff bildet sowohl energetisch als auch stofflich ein zentrales Element für die Transformation der industriellen Prozesse. Ein Beispiel ist die Transformation der Stahlindustrie, die durch den Einsatz von Wasserstoff ihren CO2-Fußabdruck wesentlich verbessern kann. Auch in anderen Industriesektoren sind mögliche technische Anwendungen von Wasserstoff identifiziert. Die Frage lautet daher: Welche Technologieoptionen zur Herstellung und Verwendung von Wasserstoff sind verfügbar und realisierbar?

Die Industrietransformation benötigt klimafreundlichen Wasserstoff. Wie kann dieser bereitgestellt und transportiert werden, und welche Rolle können verschiedene Optionen in einem effizienten Gesamtsystem spielen? Kann grüner Ammoniak helfen, absehbare Knappheiten abzumildern? Ist es sinnvoll, synthetisches Methan als Träger für Wasserstoff zu nutzen und dabei CO2 im Kreislauf zu führen? Zudem arbeiten wir zu Wasserstoff-Importpotenzialen aus den Nachbarländern bis 2030.

Die Transformation der Grundstoffindustrie erfordert eine neue bzw. erweiterte Infrastruktur zum Energie- und Stofftransport. Erneuerbare Energie muss den Prozessen zugeführt werden, unvermeidbares CO2 muss gefasst und abtransportiert werden. Wie sehen die langfristig benötigten Infrastrukturen für u. a. Strom, Wasserstoff und CO2 für eine THG-neutrale Grundstoffindustrie aus? Wie lässt sich der Aufbau der benötigten Infrastruktur technisch bis 2030 bzw. 2045 umsetzen? Welche regulatorischen Anforderungen bestehen und wie sind sie zu erfüllen?

Mit der Transformation ändern sich auch bestehende Wertschöpfungsketten der Grundstoffindustrie. Gerade in der chemischen Industrie besteht eine enge Vernetzung zwischen den unterschiedlichen Produktionsebenen. Ein Beispiel ist die Chlorchemie, die Ausgangspunkt für eine Reihe von Folgeprodukten ist. Ergebnis der Betrachtung ist eine Folgeabschätzung der Transformation sowie eine Darstellung von Änderungen, die sich entlang der Wertschöpfungsketten ergeben müssen.

Auch zukünftig wird die Grundstoffindustrie nicht in allen Bereichen auf Kohlenstoff verzichten können. Um auf fossilen Kohlenstoff im System verzichten zu können, sind zirkuläre Prozesse zu etablieren. Neben- und Reststoffe der neuen Prozesse sind neu zu betrachten. Wir arbeiten an der Definition eines einheitlichen Bewertungsrahmens sowie der vergleichenden Bewertung u. a. von CCX-Technologien zur Nutzung und Speicherung von CO2.

Biogene Stoffe können dabei helfen, Kohlenstoffkreisläufe zu schließen. In jedem Fall ist eine stoffliche Nutzung von Biomasse zu bevorzugen. Welche Einsatzbereiche, z.B. in der Stahlindustrie, und welche Technologien für Biomasse sind bei der industriellen Transformation denkbar? Wie kann der Einsatz erfolgen und wie ist er zu priorisieren?

Auch nach der Transformation der Eisen- und Stahlerzeugung muss Kohlenstoff weiterhin zur stofflichen Nutzung eingesetzt werden, zum Beispiel als Legierungselement im Stahl. Diese verbleibenden Kohlenstoffströme werden identifiziert und auf Basis des IST-Zustands quantifiziert. Das Austauschverhältnis der identifizierten Kohlenstoffströme durch Produkte aus Biomasse wird abgeschätzt und so die mögliche Bio-Kohlenstoff-Einsatzmenge bestimmt. Auf Basis des Biomasse-Einsatzes werden darüber hinaus technische Optionen zur Kohlenstoffkreislaufschließung identifiziert und bewertet, ebenso wie die möglichen Einsatz- und Aufbereitungsformen für Biomasse.