Etwa 70 % aller chemischen Produkte werden direkt oder indirekt mit Chlor hergestellt. Gleichzeitig gehört die Chlorproduktion zu den energieintensivsten Prozessen in der chemischen Industrie. Um das zu ändern, bietet Thyssenkrupp die NaCl-SVK-Elektrolysetechnologie (SVK = Sauerstoffverzehrkathode) an. Sie reduziert den Energieverbrauch und indirekte CO2-Emissionen bei der Chlorherstellung im Vergleich zu konventionellen Produktionsverfahren um bis zu 25 %.

Den Ingenieuren des Essener Industriekonzerns ist es jetzt gelungen, die Technologie noch effizienter zu machen: Durch die Erhöhung der Stromdichte des Elektrolyseurs von 4 auf 6 Kiloampere wurde der Output um rund 50 % gesteigert. Elektrolyseure mit derselben Produktionskapazität können jetzt um etwa ein Drittel kleiner gebaut werden. So werden deutlich niedrigere Gesamtbetriebskosten realisiert. Anlagenbetreiber profitieren vom geringeren Platzbedarf der Anlagen, reduziertem Wartungsaufwand und der generell hohen Effizienz der NaCl-SVK-Elektrolyse.

SVK-Technologie verbessert CO₂-Bilanz

Covestro wird die weiterentwickelte SVK-Technologie als erstes Unternehmen in einer neuen Chlor-Alkali-Anlage in Tarragona (Spanien) einsetzen. “Drei Faktoren haben eine entscheidende Rolle bei der Auswahl dieser Technologie für unsere Produktion gespielt: Nachhaltigkeit, Energieeffizienz und die Erhöhung der Wettbewerbsfähigkeit des Standorts”, erklärt Klaus Schäfer, Chief Technology Officer bei Covestro.

Der Energieverbrauch macht etwa ein Drittel der Betriebskosten einer Chlor-Alkali-Produktionsanlage aus. Das NaCl-SVK-Verfahren trägt dazu bei, die Herstellungskosten für Chlor signifikant zu senken. Im Vergleich zur konventionellen Single Element-Technologie wird das Verfahren die CO2-Emissionen der neuen Anlage in Tarragona um rund 22.000 t/a reduzieren. Das entspricht in etwa der CO₂-Menge, die 15.000 Autos in einem Jahr erzeugen. Würden Chlorhersteller weltweit die NaCl-SVK-Elektrolyse als Standardtechnologie für die Chlorproduktion einsetzen, könnten dadurch bis zu 35 Mio. MWh Energie eingespart werden.

Kosteneffiziente Lösung für die Chlor-Alkali-Industrie

Für die NaCl-SVK-Elektrolyse wurden zwei Schlüsseltechnologien miteinander kombiniert: Die von Covestro entwickelten Sauerstoffverzehrkathoden wurden in die Elektrolysezellen (Single Element-Technologie) von Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers integriert. Die Versorgung der Kathode mit Sauerstoff verhindert die Bildung von Wasserstoff, sodass ausschließlich Chlor und Natronlauge entstehen. Die Reaktion ist mit jener in Brennstoffzellen vergleichbar; allerdings wird hier der Energieverbrauch verringert anstatt Energie zu erzeugen. Das ermöglicht erhebliche Energieeinsparungen. Diese sind umso größer, wenn Sauerstoff vor Ort verfügbar ist.

Thyssenkrupp hat Ende 2015 die erste großtechnische Referenzanlage auf Basis der ursprünglichen NaCl-SVK-Technologie für die Befar-Gruppe in China in Betrieb genommen. Denis Krude, CEO von Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers, sagte dazu: “Unsere Kunden erwarten von uns Lösungen, die nachhaltig rentabel, zukunftssicher und gleichzeitig ressourcenschonend sind. Die energiesparende SVK-Technologie leistet einen maßgeblichen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit unserer Kunden in der chemischen Industrie. Mit der ersten Großanlage in China haben wir erfolgreich demonstriert, dass die Technologie die Produktion von Chlor gleichzeitig umweltfreundlicher und kosteneffizienter macht.”

Die Preise für Energie steigen und Nachhaltigkeitsziele rücken immer mehr in den Fokus. Damit gewinnt die NaCl-SVK-Technologie als Alternative zu herkömmlichen Verfahren zunehmend an Attraktivität. Sie kann erheblich dazu beitragen, die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit von Chlorproduktionsanlagen sicherzustellen. Da sie auf dem bewährten Single Element-Design basiert, ist eine Integration in bereits bestehende Anlagen problemlos möglich. Anlagenbesitzer können vorhandene Infrastrukturen leicht nachrüsten – sei es, um den Stromverbrauch zu verringern, oder um die Produktionskapazität zu erhöhen. Dies erfordert weder mehr Platz, noch Erweiterungsbauten. (mr)