Autor: Drünert, Ferdinand; Rahmat, Yoga; Weyand, Julia; Moser, Francisco; Dietrich, Ralph-Uwe; Fleischmann, Bernhard
Veröffentlichungsjahr: 2024
Seitenanzahl: 70

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Kurzbeschreibung

Bis zum Jahr 2045 ist eine Umstellung auf eine industrielle Betriebsweise umzusetzen, welche ohne Treibhausgasemissionen auskommt. Dies betrifft auch die energie-intensive Glasindustrie: hier entstehen neben den wärmebedingten Emissionen zusätzlich CO₂-Emissionen aus Zersetzungsprozessen der eingesetzten Rohstoffe. Während für die Bereitstellung einer CO₂-neutralen Prozesswärme Konzepte existieren bzw. sich in industrieller Erprobung befinden, ist jedoch für die Behandlung der rohstoffbedingten Emissionen noch kein zufriedenstellendes Konzept verfügbar. Diese Lücke soll mit dem Projekt Glas-CO2 geschlossen werden. 

Kernkonzept des Projekts ist die Umwandlung des CO₂ aus dem Abgas der Glasproduktion in einen synthetischen Brennstoff unter Verwendung von on-site hergestelltem, grünem Wasserstoff. Dadurch wird die Glasproduktionen mit Carbon Capture Ansätzen und Power-to-X Technologien verknüpft und der Kohlenstoff in einen Kreislauf gehalten. Durch den Einsatz von Carbonaten im Gemenge der Glasproduktion entsteht im Kreislauf naturgemäß ein Überschuss an Brennstoff, der aufgrund der fossilen Natur der Carbonate nicht als erneuerbar eingeordnet werden kann. Allerdings sind die direkten Emissionen verhindert und es entsteht ein marktfähiger Stoff, welcher in anderen Prozessen noch Einsatz finden kann. Weiterhin ist der Kreislaufprozess lediglich von elektrischem Strom als Energieträger abhängig, sodass das Konzept auch für Standorte abseits der Zugänge eines Pipelinesystems für Wasserstoff umsetzbar ist. Durch den modularen Aufbau des Kreislaufs können Abgasreinigung, Brennstoffsynthese und Wasserstoffsynthese voneinander entkoppelt und an externe Dienstleister ausgelagert werden. Zusätzlich entstehen durch ein übergreifendes Wärmenutzungsprozess Synergieeffekte zur Steigerung der Gesamteffizienz. 

Die Prozesskette für einen derartigen Kreislauf wurde daher in diesem Projekt aus technologischen und ökonomischen Gesichtspunkten untersucht und ausgewertet. Hierbei kamen nur Technologien mit einem hohen Reifegrad (8 oder 9) in Betracht.  Wir konnten zeigen, dass die Brennstoffsynthese aus dem Abgas der Glasproduktion aufgrund der hohen Investitions- und Betriebskosten erst bei hohen CO₂ Zertifikatskosten (>1000 € t_CO₂) bzw. sehr niedrigen Stromkosten wirtschaftlich wird. Dennoch haben wir mit dem vorgeschlagenen Kreislaufprozess erstmals einen Weg beschrieben, durch den mit heute verfügbaren Technologien eine emissionsfreie Glasproduktion möglich ist.  

Laufzeit: 01.04.2021 – 31.03.2024

Forschungsstelle: Hüttentechnische Vereinigung der Deutschen Glasindustrie (HVG) e.V.; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik 

Mitglieder            30 €

Nichtmitglieder  30 €

Student:innen    30 €