Verbund 018 Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung

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1 Verbund 018 Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung Visualisierung als Roadmap Marktadressierung Forschungsumfeld Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP)

2 Verbundkoordinator Bruno Sawaryn r²-ansprechpartner Dipl.-Wirt.ing. Katharina Mattes kurz mittel lang 2013 Resourcen Material Energie CO 2 Weniger Edelmetalleinsatz in Katalysatoren Reduziert durch geringere Spannung Substitution von Ruthenium Markt / Branche Chemische Industrie Mater F & E Bereiche - Technologie Produkt ialien Neue Katalysatoren Ruthenium- Katalysator Katalyse Chlorherstellung Gasphasenoxidation von Salzsäure (HCl) Elektrolyse von Natriumchlorid (NaCl ) Chlorgas Natronlauge 2 Die Größe des r² Logos spiegelt die relativen Einsparungen in den Bereichen Material, Energie und CO2 innerhalb dieses Verbundprojektes wieder. Verbundvergleichende Aussagen sind auf Grund dieser Darstellung nicht möglich

3 Erläuterungen der Roadmap Zur Herstellung eines Großteils aller chemischer Produkte (ca. 65%) ist der Einsatz von Chlor direkt oder indirekt erforderlich. Die Herstellung von Chlor erfolgt großtechnisch vorwiegend durch die Elektrolyse von Natriumchlorid sowie der Elektrolyse bzw. der energiesparenden Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff, das bei vielen chemischen Prozessen anfällt. Allen Technologien gemeinsam ist der hohe Energiebedarf sowie die Verwendung von Edelmetall-haltigen Katalysatoren. Im Verbundprojekt Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung soll durch die Entwicklung neuer Katalysatoren die Chlorherstellung effizienter durchgeführt werden können. Adressat ist die chemische Industrie, die mittelfristig von den neuen Katalysatoren profitieren soll. Durch wirksamere Katalysatoren könnte eine Reduzierung der erforderlichen elektrischen Spannung bei der Elektrolyse erfolgen und somit eine deutliche Energieeinsparung bewirket werden. Im Hinblick auf die Rohstoffeffizienz könnten neuartige Katalysatoren für die Chlorherstellung eine deutliche Reduzierung oder sogar die Substitution von Edelmetallen, v.a. Ruthenium, ermöglichen. 3

4 Marktadressierung Bayer beabsichtigt die Technologie direkt einzusetzen und die ökonomischen und ökologischen Vorteile zu nutzen. Nach Erlangung der notwendigen Expertise besteht die Möglichkeit einer weltweiten Vermarktung der Technologie, die neben einer stärkeren Unabhängigkeit von Edelmetall auch zu geringerem Energiebedarf und hohen CO 2 -Einsparungen führen kann. In der gesamte chemische Industrie (ohne Pharmazeutika) wird das Wachstum (unter Berücksichtigung der Wirtschaftskrise) bis 2020 mit einer Rate von insgesamt 4,5 5,0 % jährlich eingeschätzt, womit das Marktvolumen von 650 Mrd. auf Mrd. wächst. Der Anteil Westeuropas geht dabei von 25 % auf 19 % zurück. Chinesische Hersteller spielen eine zunehmend bedeutsame Rolle, während BASF die Marktführerschaft (nach Umsatz) verliert [1]. Quellen: [1] KMPG, The Future of the European Chemical Industry 4

5 Ländervergleich der wissenschaftlichen Veröffentlichungen Gesamt-Europa hält mit 45 % den größten Anteil an den Gesamtpublikationen im Themengebiet Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung seit % der Veröffentlichungen entfallen dabei auf Deutschland. An zweiter Stelle liegen die USA mit 14 %, gefolgt von Japan mit 12 %. Auf China entfallen 9 %, auf Kanada 3 % und Südkorea 2 % der wissenschaftlichen Veröffentlichungen. 5

6 100,00% 80,00% 60,00% 40,00% 20,00% 0,00% Zeitliche Entwicklung der wissenschaftlichen Veröffentlichungen nach Ländern Andere Europa (ohne D) Kanada Südkorea China Deutschland Japan USA Zur Darstellung der Dynamik der wissenschaftlichen Veröffentlichungen im Themengebiet Effizienzsteigerung bei der Chlor- Herstellung wurden vier Zeitscheiben gebildet. Diese erstrecken sich von , , und Betrachtet man die vier Zeitscheiben, so kann man bei Europa (ohne Deutschland) und Japan ein konstantes Niveau mit leichtem Rückgang feststellen. Die USA hingegen fallen von über 20 % auf ca. 13 %. Ein stetiges Wachstum über die 20 Jahre ist bei China zu erkennen. Hier ist zu berücksichtigen, dass die chinesischen Wissenschaftler erst in den letzten 10 Jahren dazu übergegangen sind, ihre Ergebnisse in Englisch zu veröffentlichen, was die Anteilsentwicklung stark beeinflusst. 6

7 Themenfeldanalyse Effizienzsteigerung bei der Chlor- Herstellung Die Publikationen aus dem Themengebiet Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung kommen aus unterschiedlichen Fachrichtungen. Nennenswert sind die Fachdisziplinen Engineering, Physics, Chemistry, Science & Technology, Instruments und Material Science. 7