Synthesegas für die Herstellung von Methanol oder Kraftstoffen könnte zukünftig effizient aus nicht-fossilen Ausgangsstoffen wie Kohlendioxid und Solarenergie gewonnen werden. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg haben dafür ein neuartiges chemisches Verfahren analysiert und optimiert. Marcus Wenzel wurde jetzt in Minneapolis, USA, im Rahmen einer der traditionsreichsten Konferenzen zur Chemischen Reaktionstechnik für seine Forschungsarbeiten ausgezeichnet.

Essigsäure, Methanol und Kraftstoffe werden in der Industrie mit Hilfe eines Synthesegases hergestellt, das herkömmlich aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg haben jetzt erfolgreich ein Verfahren getestet, mit dem dieses Synthesegas in großen Mengen nachhaltig aus Kohlendioxid und Sonnenenergie gewonnen werden könnte.

Marcus Wenzel, 28, Verfahrenstechniker und Wissenschaftler am Max-Planck-Institut Magdeburg, hat ermittelt, dass das neu entwickelte chemische Wandlungsverfahren des RWGS Chemical Looping (Reverse Water-Gas Shift) eine ähnliche große Produktausbeute an Synthesegas erreicht wie das ebenfalls im Forschungsstadium befindliche thermochemische Verfahren Thermochemical Looping.

Beim RWGS Chemical Looping handelt es sich um einen zweistufigen Prozess, der zyklisch betrieben wird. Im ersten Schritt wird modifiziertes Eisenoxid mithilfe von Wasserstoff zu Eisen reduziert. Anschließend wird das Eisen mit Kohlendioxid oxidiert. Dabei entsteht Kohlenmonoxid, welches zusammen mit Wasserstoff das gewünschte Synthesegas ergibt. Die Sonnenenergie liefert die erforderliche Wärme für den gesamten Prozess sowie für die Wasserstoffgewinnung.

Dank der vergleichsweise niedrigen Prozesstemperatur von 800 °C beim RWGS Chemical Looping können Materialbeeinträchtigungen (zum Beispiel Zusammenschmelzen und damit Deaktivierung des Eisenoxids) vermieden werden. Im Thermochemical Looping, einem ähnlichen Prozess zur Synthesegasherstellung, werden deutlich höhere Temperaturen von über 1.000 °C benötigt, bei der das Material wesentlich stärkeren Belastungen ausgesetzt ist.

Die experimentellen Untersuchungen zum Eisenoxid wurden in einem Kooperationsprojekt von Wissenschaftlern der Universität Gent, Belgien, durchgeführt und von Marcus Wenzel am Max-Planck-Institut Magdeburg mathematisch modelliert.

Marcus Wenzel wurde im Juni 2016 in Minneapolis, USA, für seine Forschungsarbeiten ausgezeichnet. Im Rahmen einer der wichtigsten Konferenzen zur Chemischen Reaktionstechnik ISCRE – International Symposium for Chemical Reaction Engineering - erhielt er für die Darstellung seiner Forschungsarbeiten einen mit 300 USD dotierten Posterpreis.