Bei Innovation Origins sind erneuerbare Energien ein häufiges Thema und wir berichten auch immer wieder aus den verschiedensten Blickwinkeln über die einzelnen Möglichkeiten, Energie klimafreundlich zu gewinnen. Im Hinblick auf die Mobilität der Zukunft stellt sich insbesondere auch die Frage, ob die Zukunft eher dem Wasserstoff oder Batterieantrieb gehört. Bisher sah es immer so aus, als hätte die elektrische Batterie – trotz des dreckigen deutschen Strommixes – die Nase vorne, da alleine schon die Herstellung von Wasserstoff aufgrund des hohen Stromverbrauchs wenig umweltfreundlich ist.

Wasserstoff ist das mit Abstand häufigste Element im Kosmos, da es der Hauptbestandteil der Sterne ist. Außerdem gibt es ihn in riesigen Mengen in Form von kalten dunklen Wolken beispielsweise zwischen den Sternen unserer Milchstraße. Hier, auf der Erde kann Wasserstoff allerdings nicht so einfach „geerntet“ werden und muss Zeit- und Energieaufwändig aus chemischen Verbindungen wie Wasser, Gas oder Biomasse hergestellt werden.

© NASA/JPL-Caltech

Die Herstellung von Wasserstoff erfolgt bisher in erster Linie durch Dampf-Reformation von Erdgas oder Kohlenwasserstoffen aus anderen Quellen. Dabei wird der Wasserstoff den Kohlen-Wasserstoff-Ketten mit unterschiedlichen Verfahren schrittweise entzogen, wobei, neben hohem Energieverbrauch, auch schädliche Abfallprodukte wie Stickoxide, Schwefeldioxid oder Kohlenmonoxid entstehen.

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Zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen

Diese Erzeugung könnte nun aber schon bald entscheidend klimaneutraler werden. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nämlich gemeinsam mit dem Industriepartner Wintershall Dea ein Verfahren entwickelt, Wasserstoff aus Erdgas zu gewinnen, bei dem sie sogar zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen und Erdgas gleichen Zug klimaneutral machen. Das Zauberwort ist hierbei Methanpyrolyse, also Methanspaltung, ein Verfahren, bei dem das klimaschädliche Methan wird in gasförmigen Wasserstoff und festen Kohlenstoff gespalten wird und bei dem, keine schädlichen Emissionen entstehen.

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Die direkte thermische Spaltung von Methan und anderen Kohlenwasserstoffen biete eine Möglichkeit, um Wasserstoff ohne direkte CO2-Emissionen aus Erdgas herzustellen, erklärt Professor Thomas Wetzel vom Institut für Verfahrenstechnik des KIT. Bei diesem Verfahren wird Methan in einem mit Flüssigmetall befüllten Blasensäulenreaktor kontinuierlich in seine Bestandteile zerlegt: in Wasserstoff und festen Kohlenstoff. Der Kohlenstoff kann dann in fester Form sicher gelagert und beispielsweise bei der Produktion fester Strukturen wie Batterien oder Kohlenstofffasern genutzt werden. Der Wasserstoff zum Beispiel in Brennstoffzellen von Fahrzeugen, als sauberer Energieträger im Strom- und Wärmebereich.

Laut Berechnungen von Experten der International Energy Agency IEA würde bereits eine Beimischung von 20 Prozent Wasserstoff im europäischen Gasnetz die CO2-Emissionen um 60 Millionen Tonnen pro Jahr reduzieren. Das entspricht zum Beispiel dem Ausstoß eines gesamten Jahres in Dänemark.

Umfangreiche Ressourcen weltweit

Das Projekt von KIT und der Industriepartner Wintershall Dea ist zunächst auf drei Jahre angelegt. In dieser Zeit wollen die Wissenschaftler die Grundlagen für einen künftigen industriellen Einsatz der Methanpyrolyse schaffen. Weltweit gäbe es große Mengen Erdgas und nun auch die Möglichkeit, es klimaneutral nutzbar zu machen, erklärt Professor Wetzel. „Wie wir das technisch effizient umsetzen und später auch für große Gasmengen einsetzen können: Das wollen wir in unserem Forschungsprojekt nun untersuchen.“

Die Forscher des KIT und des Institute for Advanced Sustainability Studies e. V. wurden bereits vergangenes Jahr für ihre Studie zur Methanpyrolyse mit dem Innovationspreis der Deutschen Gaswirtschaft ausgezeichnet. Außerdem gewannen sie den Publikumspreis bei der Zukunftswerkstatt ERDGAS 2018, den die Brancheninitiative Zukunft ERDGAS ausgerichtet hat.