Mit einer jährlichen Produktionsmenge von 150 Millionen Tonnen pro Jahr ist Ethen (Ethylen) ein bedeutender Ausgangsstoff für chemische Produkte. Bisher wurde Ethen fast ausschließlich aus fossilen Ressourcen hergestellt. Ausgehend von nachhaltigen industriellen und biologischen Kohlenstoffquellen soll nun ein nachhaltiger und klimaschonender Technologiepfad für die Herstellung von Ethen entwickelt werden. Ethen dient als Grundstoff für die Herstellung von Kunststoffen wie Polyethylen und anderen Grundchemikalien, wie Ethylenoxid oder Styrol.

 

 

Ethen, ein Grundbaustein der chemischen Industrie

Das Gas Ethylen (Ethen) stellt mit einer weltweiten Produktionsmenge von 150 Millionen Tonnen pro Jahr einen bedeutenden Grundbaustein der chemischen Industrie dar. Ethen ist die meistproduzierte organische Grundchemikalie und findet beispielsweise für die Herstellung von Folgeprodukten wie Polyethylen, Ethylenoxid oder Styrol Verwendung. Bislang wird Ethen fast ausschließlich aus Erdöl und anderen fossilen Rohstoffen hergestellt.

Für eine nachhaltige, industrielle Produktion von Ethen müssen neue Technologiepfade ausgehend von industriellen und biogenen Kohlenstoffquellen, also aus Reststoffen oder biologischem Ursprung, erschlossen werden. Im Rahmen des Projekts Syngas2Ethen soll ein solcher Technologiepfad aus dem Labor in die industrielle Anwendung überführt und die ökologischen ebenso wie auch ökonomischen Rahmenbedingungen bewertet werden.

 

Ethen aus nachhaltigen Kohlenstoffquellen

In einem neuen Ansatz soll Ethen direkt aus Synthesegas erhalten werden. Synthesegas ist ein Gemisch, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff neben wechselnden Mengen weiterer Gase besteht.

Dazu werden im Rahmen von Syngas2Ethen Katalysatorkonzepte weiterentwickelt und ein neues Prozessfenster für das Produktionsverfahren identifiziert.

Der Kreislaufschluss wird durch den Einsatz industrieller und biogener Reststoffe als nachhaltige Kohlenstoff-Quellen für die Synthesegasherstellung erzielt. Wenn auch die Prozessenergie aus regenerativen Energien bereitgestellt wird, kann ein CO₂-neutraler Technologiepfad realisiert werden.

Eine begleitende Verfahrenssimulation bildet die Grundlage für eine umfassende Analyse der ökologischen Auswirkungen des Prozesses und für die Berechnung der techno-ökonomischen Vorteile des neuen Technologiepfades.

 

Ein Baustein für eine klimaneutrale chemische Industrie

Durch Syngas2Ethen wird ein Rahmenwerk entwickelt, das zur Umsetzung nachhaltiger chemischer Wertschöpfungsketten beiträgt und mittelfristig die Produktion wichtiger Kohlenstoff-basierter Plattformchemikalien aus industriellen und biogenen Kohlenstoffquellen unter Einsatz erneuerbarer Energien ermöglicht.

Die Umsetzung des Verfahrens erfolgt gemeinsam durch die Partner Ruhr-Universität Bochum, RWE Power AG, Heraeus Deutschland GmbH und Rubokat GmbH, die dazu das Katalysatorkonzept weiterentwickeln, die Reaktionsführung und Reaktionstechnik erarbeiten und das Verfahren im Pilotmaßstab testen.

Durch eine mögliche künftige Einsparung von bis zu 60 Prozent der Treibhausgas-Emissionen in der Ethen-Produktion (aktuell 7,2 Millionen Tonnen pro Jahr CO₂-Äquivalente) ergibt sich für den Technologiepfad ein Treibhausgas-Minderungspotential von 4,2 Millionen Tonnen pro Jahr an CO₂-Äquivalenten. Weitere Einsparungspotenziale ergeben sich aus der stofflichen und energetischen Integration in den Verbund von Chemiestandorten.