Stoffliche Nutzung von CO 2

Transkript

1 Stoffliche Nutzung von C 2 Innovationen, Statusbericht und Perspektiven A. Bazzanella, DECHEMA e.v., Frankfurt

2 Nutzungspfade für C2

3 Chemische Nutzung von C 2 E kj/mol Reactant 0 Catalyst Product C 2 Herausforderung: C 2 ist thermodynamisch sehr stabil Konsequenzen: C 2 ist vergleichsweise energiearm Viele Reaktionen mit C 2 weisen hohe Barriere auf Bereitstellung energiereicher Reaktanten (erneuerbarer Energien) Niedrige Aktivierungsenergien durch wirkungsvollen Katalysator

4 Stoffliche Nutzung von C 2 : Status Urea 146 Mt/y ER 40 Mt/y NH 3 Methanol 20 Mt/y Na Super critical C 2 C 2 Salicylic Acid 70 kt/y 15 Mt/y 30 Mt/y Inorganic Cyclic Carbonate 65 kt/y carbonates

5 CCS im Einsatz Stoffliche C 2 -Nutzung Im Einsatz Ziele 2030 CCS Globale chemische Produktion Globale Chemische Produktion Ziele 2030 CCS Anthropogene C 2 Emissionen Relevant für das C 2 -Problem? Gt/a Gt/a

6 C 2 Erweiterung der chemischen C 2 Nutzung? + * * Polycarbonates Polyurethanes H 2 R x CR 2 + C 2 + x * R Polyether carbonates R FT C 2 Hydrogen Methane C2-C4 alkanes H 3 C H y * cat. SNG DMC Amines Isocyanates + C 6 H 6 H cat. Hydrogen DMC DPC DPC Methanol C 2 Lower olefins Diesel pool Bisphenol-A- Polycarbonate MTBE Acetic acid DME Polymers Formaldehyde UF resins, PM, etc. H C+ Established processes 2 /cat. Emerging processes

7 * * Polymere aus C 2 Polycarbonates Polyurethanes R R x x C 2 + Polyether carbonates * R R y Amines Isocyanates * C 2 Novomer, USA Demonstration plant for Polycarbonates (PPC, PEC), Polyols Asahi Kasei Corp., Japan Bisphenol-A-Polycarbonate; 5 commercial plants (65-260kt/year) Jinlong-Cas Ch Co., China Polyols, Production PPC: mt/year Bayer Material Science Pilot plant for Polyether- Polycarbonate-Polyol BASF PPC

8 Polymere aus C 2 Projekt Dream Production RWE, Bayer, CAT Catalytic Center, RWTH Aachen PU Komponente Polyether- Polycarbonat-Polyol Pilotanlage 2011 Material mit sehr guten Eigenschaften Positive C 2 Bilanz Kommerzialisierung geplant

9 C 2 Methanisierung: Power to gas

10 C 2 Methanisierung: Power to gas Dänemark Audi-e-gas-Anlage, 6MW, Wertle Electrochaea, Foulum, 250kW RWE 100kW, Ibbenbüren Biogas, 25kW, Bad Hersfeld Kanada 25kW Schweiz Hydrogenics, ntario, 1MW Stuttgart Quelle:

11 Windenergie für die chemische Nutzung von C 2 : Projekt C 2 RRECT C, Ameisen- Säure

12 Methanol aus Wasserstoff und C 2 C 2 Hydrogen Methanol C 2 DMC Lower olefins Mitsui Carbon Chemicals Recycling pilot International plant, saka: (CRI), Acetic 100 Reykjanes, acid mt/year Iceland MTBE C started 2 from operation ethylene of production a first C 2 to methanol Hcommercial 2 currently plant from gas in (2 million liters of Renewable Formaldehyde Costs Methanol at least per annum). 2x as much as production of methanol C 2 and renewable using natural power gas for in countries producing with H 2 are DME abundant both supplied gas by reserves the Svartsengi geothermal power plant DPC DPC Diesel pool Bisphenol-A- Polycarbonate Polymers UF resins, PM, etc.

13 Wirtschaftlichkeit Wasserelektrolyse Electrolysis 30 $/GJ H 2 3,6 $/kg H 2 for $35 per MWh electricity NG reforming $/GJ H 2 1,2-1,8 $/kg H 2 for 6$-9$ per GJ natural gas IEA Energy Technology Essentials, ETE 5

14 Industrielle Quellen für C 2 il and gas processing il refineries: 850 Mill. t Natural gas sweetening: 20 Mill. t Chemical processes Ammonia:155 Mill. t Ethylene and other petrochemical processes: 150 Mill t. Ethylene oxide: 9,7 Mill. t Bioethanol production and other fermentations ther industrial processes Cement production: 1000 Mill. t (15-33 vol.%) Iron & steel: 850 Mill. T (14-27 vol.%) Coal-fired power plants (3-4 vol.%, vol.% for IGCC)

15 Weiterentwicklung der stofflichen C 2 -Nutzung BMBF Förderung Stoffliche C 2 -Nutzung: 100 Mio Ressortübergreifend Stoffl. Energiespeicher: 200 Mio EU Förderung CEFIC Roadmap für Horizon2020 Stoffliche C 2 -Nutzung als Element einer PPP Sustainable Process Industries through Ressource and Energy Efficiency - SPIRE

16 Zusammenfassung Stoffliche C 2 Nutzung wird gegenwärtig erweitert Produkte mit hoher Wertschöpfung (Polymere, Spezialitäten) Methanisierung erfährt Schub durch Energiewende MeH und CH 4 haben großes Mengenpotential, aber auch hohe ökonomische Hürden Wasserstoff als Schlüssel, aber nur aus erneuerbaren Energiequellen sinnvoll (Preishürde) C 2 Quellen: (Petro)chemische und andere Industrieprozesse vor Kohlekraftwerken Zunehmende Aktivitäten, auch durch öffentliche Förderung