Strom als Rohstoff nutzen

Die Energiewende ermöglicht es, Strom deutlich CO₂-ärmer zu erzeugen. Fließt dieser Strom in elektrochemische Reaktionen, werden Basischemikalien für die industrielle Produktion zugänglich, für die bislang Erdöl verbraucht wurde. Auf diese Weise eröffnen sich neue Wege zum Aufbau einer stromgeführten Produktion in der chemischen Industrie. Elektrochemische Verfahren werden zu Schlüsseltechnologien für die Kopplung zwischen Energiesystem und Chemieproduktion.

Ziel

Um den Wandel zu einer stromgeführten Produktion zu gestalten, haben neun Fraunhofer-Institute unter Federführung von Fraunhofer UMSICHT ihre Kompetenzen gebündelt. Im Rahmen des Leitprojekts »Strom als Rohstoff« entwickeln und optimieren die Forscher neue elektrochemische Verfahren, die mit regenerativ erzeugtem Strom wichtige Basischemikalien synthetisieren. Ziel des Verbundprojekts ist es, neue Verfahrenskonzepte für effiziente, modulare und dezentrale Produktionsbetriebe zu etablieren und so die chemische Industrie langfristig nachhaltiger zu gestalten.

Meilensteine

Im Leitprojekt werden neue elektrochemische Verfahren entwickelt, technisch demonstriert und ihre Einkopplung in das deutsche Energiesystem vorbereitet. Zwei Syntheserouten stehen im Fokus: (1) Die dezentrale elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) sowie (2) die elektrochemische Konversion von Kohlenstoffdioxid (CO₂) zu Ethen, Alkoholen und organischen Säuren.

Die Entwicklung dieser Syntheserouten wird unterstützt durch Querschnittsforschung: Dazu zählen optimierte Katalysatoren, Elektrodensysteme und ionenleitfähige Polymermembranen. So wurde z.B. ein völlig neuer, kostengünstiger und umweltverträglicher Membrantyp für elektrochemische Zellen entwickelt. Marktanalyse, Modellierungswerkzeuge und neue Methoden zur Nachhaltigkeitsbewertung runden die Systemoptimierung einer stromgeführten Produktion im Leitprojekt ab.

»Strom als Rohstoff« ist auf eine lange Verwertungskette angelegt. Dazu werden Innovationsschnittstellen zu Branchen wie Chemie, Anlagenbau, Papier, Textil, Recycling, Wasser über einen Multibranchenansatz erschlossen.

Im Business und Innovation Center (BIC) werden FuE-Leistungen für Industrie und Gesellschaft bereitgestellt. Damit entsteht die Fraunhofer-Markenwelt »eSource®«, die alle Kompetenzen, Produkte, Prozesse und Dienstleistungen rund um die Elektrochemie und Verfahrenstechnik bündelt.

• Fragen und Antworten
  »Strom als Rohstoff« für eine nachhaltige Chemie
  Dr. Hartmut Pflaum und Michael Prokein im Interview