Zusammenfassung

Die zentrale Idee des Projekts ist die Gewinnung von Wasserstoff und industriell nutzbarem Kohlenstoff durch Pyrolyse von heimischem Biogas. Der so aus dem Biogas gewonnene regenerative Wasserstoff kann direkt als Energieträger oder als Teil eines entstehenden Synthesegases (Basischemikalie, Mischung aus H₂ und CO, heute vorwiegend aus Erdgas hergestellt) genutzt werden. Der im Prozess gebildete Pyrolyse-Kohlenstoff stellt einen industriell stark nachgefragten Rohstoff dar, der aktuell aus fossilen Quellen gewonnen wird. So entsteht ein gleich in zweifacher Weise dem Ersatz fossiler Kohlenstoffquellen dienender innovativer Prozess. Da in diesem das während des Pflanzenwachstums aus der Atmosphäre entnommene CO₂ nicht wieder freigesetzt wird, entsteht zudem eine spezielle Route des Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS), mit netto negativen Emissionen. Durch den Einsatz einer speziellen, flüssigmetallbasierten Pyrolysetechnologie wird der im Biogas gebundene Kohlenstoff sogar zu großen Teilen als festes, mikrogranulares Pulver bzw. Carbon Black abgeschieden. Eine Nutzung könnte z.B. in der Elektromobilität, im Leichtbau, im Bausektor oder der Kunststoffindustrie erfolgen. Durch diese Vermarktung entsteht ein weiterer Beitrag zur Wirtschaftlichkeit zur CDR-Seite des Biogas-Pyrolyse-Prozesses.

Die flüssigmetallbasierte Pyrolysetechnologie wurde in Vorgängerprojekten für reines Methan entwickelt und bereits erfolgreich im vom BMWK geförderten Projekt NECOC zur Herstellung industriell verwertbaren Kohlenstoffs unter gleichzeitiger Erzeugung Negativer Emissionen eingesetzt. Übergeordnetes Ziel des hier beantragten Vector-Projekts ist es, experimentell zu demonstrieren, dass bzw. wie Biogas mit seinen spezifischen Nebenbestandteilen neben dem Methan in einem solchen Pyrolyseprozess nutzbar ist. Das hätte zusätzlich zu den o.g. vielfältigen Vorteilen auch gegenüber dem erwähnten NECOC-Prozess den weiteren Nutzen, dass Energie in Form des Wasserstoffs bereitgestellt werden kann, während der NECOC-Prozess einen deutlichen Energiebedarf aufweist. Das Arbeitsprogramm gliedert sich wie folgt: Erweiterung der Infrastruktur und Durchführung von Pyrolyseexperimenten (I), Untersuchung des erzeugten Kohlenstoffs (II) und Modellierung, Simulation, Konzeptentwicklung und -bewertung (III). Neben der Bestimmung der Abhängigkeiten der Produktgaszusammensetzung und der Kohlenstoffqualitäten von der Eduktgaszusammensetzung und den Prozessbedingungen soll am Ende des Projekts ein Reaktorkonzept vorgelegt werden, das die Skalierung auf die Größenordnung einer typischen Biogasanlage adressiert. Dieses Konzept wird so gestaltet, dass es als Basis für weitergehende Analysen, insbesondere zur Energieeffizienz, Ressourceneffizienz und Wirtschaftlichkeit des Prozesses und seine Einbindung in bestehende oder zukünftige Wertschöpfungsketten dienen kann. Mit eingeschlossen ist die Betrachtung nachhaltiger Energiequellen (PV oder Windenergie) zum Betrieb der Pyrolyse.

Variante 1	Variante 2