Mauerziegelsteine werden mit gecracktem grünem Ammoniak gebrannt. Das aus nicht umgesetztem NH₃, freigesetztem N₂ und H₂ bestehende Gasgemisch (Spaltgas) ist an Luft brennbar und dient als Ersatz für das augenblicklich verwendete Erdgas. Die Spaltung des Ammoniaks erfolgt vor-Ort in einem zu entwickelnden Spaltgasreaktor über neuartigen Katalysatoren, die für diesen Prozess optimiert werden. Durch Spaltgas wird ein CO₂freier Brennprozess ermöglicht, der auch in andere Industriebereiche übertragbar ist.

 

 

 

Spaltgas als CO₂freies Substitut für Erdgas

 

Ziel des Projektes ist es, an gebrannten Mauerziegelsteinen aufzuzeigen, dass Erdgas bei industriellen Brennprozessen gegen Ammoniak und daraus erzeugtes Spaltgas substituiert werden kann. In bis zu TRL 6 gehenden Versuchen sollen neben der Praktikabilität der Energiebedarf, die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit des Verfahrens ausgelotet werden. Es ist zu erwarten, dass in Deutschland in den kommenden 5-10 Jahren kostengünstiges, auf dem Seeweg importiertes grünes Ammoniak zur Verfügung stehen wird und dass der Einsatz von Spaltgas einen Beitrag zur Decarbonisierung von industriellen Brennprozessen leistet. Ammoniak kann eine tragende Säule der zukünftigen Energiewirtschaft in Deutschland und Europa werden. Dazu müssen neue innovative Methoden erarbeitet werden, die im Ammoniak erhaltene Energie zu nutzen, wie hier in Form von Verbrennungswärme.

 

 

Erzeugung von Spaltgas

 

Ammoniak selbst brennt nicht an Luft und wurde daher bisher nicht für Brennprozesse eingesetzt. Durch den Spaltreaktor und die darin prozessierte interne Abspaltung von Wasserstoff als Zündgas wird es erstmalig möglich, Ammoniak als Brenngas zu verwenden. Da bei der Verbrennung kein CO₂ entsteht, wird darin der entscheidende innovative Vorteil der Methode gesehen. Im Idealfall entsteht bei der Verbrennung lediglich Wasser und Stickstoff, aus dem der grüne Ammoniak hergestellt wurde. Ammoniak ist im Unterschied zu Wasserstoff leichter transportierbar und lagerfähig. Es wird die für Düngemittel etablierte Logistik genutzt und für den Energiesektor erweitert. Da der Spaltvorgang höhere Temperaturen erfordert, soll ein Teil des Ammoniaks in einem autothermischen Rohr-in-Rohr-Reaktor katalytisch verbrannt werden, um den Spaltvorgang aufrecht zu erhalten. In einem ersten Schritt sollen jedoch zunächst im Labormaßstab verschiedene Spaltgas-Zusammensetzungen erzeugt und auf ihre Verbrennungseigenschaften hinsichtlich Temperatur und Emissionen untersucht werden. Im Anschluss an die Flammenversuche soll ein einzelner Mauerziegelstein als Demonstrator gebrannt werden. Auf Basis dieser Ergebnisse ist ein größerer Pilotreaktor geplant, der das Spaltgas direkt aus Ammoniak via eines Spaltreaktors beziehen soll. Dazu findet parallel eine Katalysatorentwicklung und ein -screenig statt, das es erlaubt, Spaltgas in der optimierten Zusammensetzung bereitzustellen.

 

 

Ausblick

 

Die bei dem Pilotrreaktor erhaltenen Ergebnisse sollen eine Grundlage für eine Wirtschaftlichkeits- und Umweltverträglichkeitsbeurteilung bilden. Das Konsortium besteht aus einem Familienunternehmen, das seit über 160 Jahren eine große Expertise beim Brennen von Mauerziegelsteinen besitzt (JUWÖ Poroton-Werke), einem Entwickler von Industriebrennern (IBS), einem Patentinhaber für Spaltgasreaktoren (whs), und zwei Fraunhofer Instituten, die Expertisen für Simulationen von Brennprozessen (ITWM) und dem Reaktorbau vorweisen können (IMM). Die Akteure arbeiten in allen Phasen Hand in Hand. Die Ergebnisse des Projektes sollen zunächst von JUWÖ selbst genutzt werden, lassen sich erwartungsgemäß aber auch in beispielsweise die Glasindustrie übertragen. Es ist auch daran gedacht, den Brennvorgang zu CO₂freien Heizzwecken für Familienhäuser weiterzuentwickeln.