Bau der weltweit größten Power-to-Liquid-Pionieranlage im Industriepark Höchst

Wie aus CO₂ und Wasserstoff neue wertvolle Ressourcen für die chemische Produktion entstehen

Für Infraserv Höchst spielt die Ansiedlung von Start-ups eine wichtige Rolle, weil sie – aufbauend auf der vorhandenen Infrastruktur im Industriepark Höchst – innovative Nachhaltigkeitsprojekte testen und realisieren können. Damit bietet der Industriepark Höchst die Bühne für wichtige Innovationen in der Chemie- und Pharmaindustrie. Hierbei geht es nicht nur um Projekte, die sich schnell zur Marktreife bringen und in kommerziellen Erfolg umsetzen lassen, sondern auch um Anwendungsforschung, die der Industrie in den kommenden Jahren neue und wichtige Impulse verspricht.

Die chemische Industrie gestaltet bereits heute die nachhaltige Zukunft mit

Das Thema Nachhaltigkeit wird von Infraserv Höchst mit den angesiedelten Unternehmen im Industriepark Höchst seit Jahren gelebt – nicht zuletzt durch die Entwicklung von Konzepten für eine CO₂-freie Chemie und das Hinarbeiten auf eine umfassende Defossilierung industrieller Prozesse. Auch mit nachhaltigen Programmen zur Effizienzsteigerung unterstützen wir die weltweiten Bemühungen zum Schutz des Klimas. Es steht außer Frage, dass wir als Chemieindustrie die Themen in einem größeren und vor allem internationalen Kontext weiterentwickeln und treiben müssen, um das Gesamtsystem in Hinblick auf Klimaziele überhaupt positiv beeinflussen zu können.

„Die Ansiedlung und Zusammenarbeit mit Start-ups ist für uns ein wichtiger Baustein. Der Industriepark Höchst bildet von der Forschung über Pilotanlagen bis zur Großproduktion die gesamte Bandbreite der chemischen Industrie ab. Hier spielen Start-ups eine wichtige Rolle, weil sie – aufbauend auf unserer vorhandenen Infrastruktur – innovative Projekte realisieren und testen können.“

Dr. Joachim Kreysing, Geschäftsführer Infraserv Höchst

CO₂ wiederverwerten statt emittieren

So arbeitet man auch im Industriepark Höchst an Lösungen, wie der Klimawandel durch eine deutliche Reduktion der CO₂-Emissionen aufgehalten werden kann: Gibt es Möglichkeiten, CO₂ und andere Nebenstoffe aus der chemischen Produktion im Sinne der Kreislaufwirtschaft wieder in den Produktionskreislauf zurückzuführen? Genau hier setzt das Gemeinschaftsprojekt ICO2CHEM an.

ICO2CHEM – auf dem Weg zu einer „grüneren“ Chemie

Infraserv Höchst und die Provadis Hochschule haben sich zusammen mit Partnern aus Finnland, Italien und Deutschland an einem von der Europäischen Union geförderten Projekt beteiligt, um die Frage zu beantworten: Kann in einem industriellen Umfeld CO₂, das aus einer Biogasaufbereitungsanlage kommt und sonst in die Atmosphäre entlassen würde, mit Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen umgewandelt werden? Die beiden Ausgangsstoffe, die im Industriepark in ausreichender Menge vorhanden sind, wurden in eine Pilotanlage eingespeist: Bei der hier stattfindenden Fischer-Tropsch-Synthese entstehen nicht erdölbasierte, emissionsfreie Weißöle und Wachse. Diese wiederum dienen als Ausgangsstoffe für die chemische Produktion von zum Beispiel Farben, Lacken und Lösungsmitteln. Im Rahmen des Versuchsprojekts konnten einige 10 Kilogramm dieser festen Kohlenwasserstoffe gewonnen werden. Im Mittelpunkt dieses Syntheseprozesses steht ein von unserem Partner INERATEC entwickelter mikrostrukturierter Fischer-Tropsch-Reaktor – dort bilden sich als Ergebnis die benötigten Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Kettenlängen: die oben erwähnten festen Wachse, aber auch flüssige Verbindungen.

ICO2CHEM-Pilotanlage im Industriepark Höchst

Fischer-Tropsch-Modul / INERATEC

Das Verfahren eignet sich somit auch für die Herstellung von synthetischem Kerosin – ein vielversprechender Ansatz, um nach und nach den Luftverkehr von herkömmlichem Kerosin aus fossilen Rohstoffen auf einen umweltverträglicheren Treibstoff umzustellen.

Fischer-Tropsch-Synthese

1. In einem ersten Schritt werden die beiden Gase Kohlendioxid und Wasserstoff in einen Reaktor geleitet. Dort entsteht bei hohen Temperaturen und unter Druck das sogenannte Syngas – eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.

2. Nach der Abtrennung des Wassers wird das Syngas im nächsten Schritt in einen vom Karlsruher Start-up INERATEC entwickelten mikrostrukturierten Fischer-Tropsch- Reaktor geleitet. Dort reagieren die eingesetzten Gase an einem Katalysator zu Kohlenwasserstoffen.

3. Diese Reaktionsmischung fließt in einen Behälter weiter, in dem Wasser vom Gas und anderen Kohlenwasserstoffen sowie den Ölen getrennt wird.

4. Am Ende der Fischer-Tropsch-Synthese können Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Kettenlängen produziert werden: feste Wachse und flüssige Öle.

5. Diese lassen sich anschließend in Farben, Lacke, Verdünnungs- und Lösungsmittel sowie synthetische Kraftstoffe weiterverarbeiten.

Auf diese Weise entstehen ganz im Sinne der Kreislaufwirtschaft aus Nebenprodukten des Industrieparks Höchst neue, vielseitig verwendbare Ressourcen, die CO₂-neutral sind und die Atmosphäre nicht belasten.

Synthetisches Kerosin – eine klimafreundliche Perspektive für die Luftfahrt der Zukunft

Nach den erfolgreichen Experimenten im Rahmen der ICO2CHEM-Initiative hat INERATEC angekündigt, im Industriepark Höchst die weltweit größte Pionieranlage für die Power-to-Liquid-Produktion von synthetischen Kraftstoffen und e-Chemicals zu bauen. Ziel ist, ab 2023 jährlich etwa 4,6 Mio. Liter synthetischer Kraftstoffe herzustellen. Hierfür sollen bis zu 10.000 Tonnen biogener CO₂-Ströme verarbeitet werden.

Warum ist dieses Vorhaben so wichtig?
Eine Elektrifizierung von Schiffstransporten und Flugverkehr über mittlere und lange Strecken wird in absehbarer Zeit nicht möglich sein. Ein Weg, die CO₂-Emissionen dennoch auch in diesem Bereich zu senken, ist die Verwendung von synthetischem Kerosin, das mittels Fischer-Tropsch-Synthese CO₂-neutral aus nicht fossilen Rohstoffen hergestellt wird.

Derzeit wird synthetisches Kerosin in sehr geringen Mengen produziert und deshalb noch dem herkömmlichen Kraftstoff aus fossilen Quellen beigemischt. Der Vorteil der INERATEC-Pionieranlage besteht darin, dass der Output mit steigenden Abnahmemengen von synthetischen Kraftstoffen durch Parallelisierung mehrerer Fischer-Tropsch-Reaktoren hochskaliert werden kann.

Parallelisierung der Fischer-Tropsch-Reaktoren, um größere Mengen der Öle und Wachse herzustellen (Bildquelle: INERATEC)

„Für eine erfolgreiche Defossilierung sind Technologien wie Power-to-Gas und Power-to-Liquid von großer Bedeutung.“

Dr. Joachim Kreysing, Geschäftsführer Infraserv Höchst

Klimaneutraler Luftverkehr – ehrgeiziges Projekt mit umfangreicher Förderung durch Bund und Land

Bis 2030 plant der Bund für den Luftverkehr eine Quote von zwei Prozent an synthetischen Kraftstoffen, die dem bisher gebräuchlichen Kerosin aus fossilen Quellen beigemischt werden sollen. Zur Erreichung dieses Ziels investiert der Bund etwa zwei Milliarden Euro an Fördermitteln für Power-to-Liquid-Technologien.

Optimale Bedingungen für Pilotanlagen und Start-ups

Die Frage, warum sich Pilotanlagen und Start-ups wie INERATEC im Industriepark ansiedeln, lässt sich mit den optimalen Bedingungen erklären:

Infraserv Höchst stellt geeignete Flächen zur Verfügung.
Anlagen können schnell und unkompliziert gebaut werden.
Die Einbindung der Anlagen in die gewachsenen Strukturen des Industriepark Höchst inklusive Engineering und Behördenmanagement ist gewährleistet.
Die erforderlichen Rohstoffe und Medien (CO₂, Wasserstoff und Strom) stehen in ausreichender Menge zur Verfügung – alle Anschlüsse sind vorhanden.
Die Nähe zur Chemieindustrie schafft Zugang zu potenziellen Kunden und erhöht die Bekanntheit.
Infraserv Höchst bringt seine umfangreiche Erfahrung als Dienstleister ein.
Der Industriepark Höchst verfügt über eine hervorragende Logistik-Anbindung und direkte Nähe zum Flughafen Frankfurt.

Bereits die erste Versuchsanlage hat das Potenzial aufgezeigt, das die Fischer-Tropsch-Synthese für die Herstellung klimaneutraler Rohstoffe bietet. Dabei stellt sich die Herausforderung, den enormen Energiebedarf der Chemieindustrie aus erneuerbaren Ressourcen zu decken und grünen Wasserstoff, der in solche Anlagen eingespeist werden soll, in ausreichender Menge bereitzustellen. Dieser Herausforderung müssen wir uns als Branche mehr denn je stellen und Lösungen entwickeln.

Mit der Pionieranlage von INERATEC beginnt nun die Produktion von synthetischen, CO₂-neutralen Kraftstoffen in einem größeren Maßstab, um nach und nach den Einsatz fossiler Rohstoffe immer weiter zu reduzieren. Natürlich sind die produzierten Mengen im Vergleich zum gesamten Kraftstoffbedarf beispielsweise des Flugverkehrs immer noch sehr gering: Allein in Deutschland liegt dieser bei ca. 10 Millionen Tonnen pro Jahr. Aber es ist ein richtiger Schritt in die Zukunft.

Entscheidend ist, dass Infraserv Höchst entsprechend seinem Selbstverständnis wieder einmal gemeinsam mit Partnern zu einer technischen Lösung beiträgt. Und wir als Chemie sind fest davon überzeugt, dass wir alle als Teil der Lösung gebraucht werden – dafür sind erfolgversprechende Pilotprojekte wichtiger denn je.

Wie funktioniert die Fischer-Tropsch-Synthese?

Für alle, die tiefer in das Thema "Fischer-Tropsch-Synthese" eintauchen wollen, ist unser Erklärfilm sehr empfehlenswert.