„nachhaltige technologien 01 | 2024"

chlüsselelement Wasserstoff Wasserstoff, der CO 2 -frei bzw. mit geringem CO 2 - Fußabdruck hergestellt wird, nimmt in Zukunfts- szenarien eines ausschließlich auf erneuerbaren Quellen beruhenden Energiesystems eine zentrale Rolle ein. Wasserstoff ermöglicht die Kopplung der Sektoren Strom, Gas und Wärme, und damit die groß- volumige Speicherung von erneuerbarer elektrischer Energie. Darüber hinaus kann Wasserstoff einen wesentlichen Beitrag für eine klimaneutrale Mobi- lität sowie Industrieproduktion liefern. Derzeit wird Wasserstoff unter Freisetzung von CO 2 überwiegend durch Dampfreformierung aus fossilen Energieträ- gern hergestellt und vor allem in der chemischen und der petrochemischen Industrie eingesetzt. Pro Kilogramm Wasserstoff werden dabei etwa 10 bis 12 kg CO 2 entlang der gesamten Wertschöpfungsket- te freigesetzt. Geht man von einem signifikant erhöhten Bedarf an Wasserstoff mit geringem CO 2 -Fußabdruck in den nächsten Jahrzehnten aus, so wird deutlich, dass man für den Übergang bis zum Vollausbau der erneu- erbaren Stromerzeugung, die alle Sektoren komplett versorgen kann, dringend auf alternative Technolo- gien zur Wasserelektrolyse für die Erzeugung von Wasserstoff angewiesen ist. Die Methanpyrolyse hat gegenüber den anderen, alternativen Erzeugungs- wegen für erneuerbaren Wasserstoff den geringsten Energieaufwand (weniger als ein Viertel der Was- serelektrolyse) bei einer sehr hohe Wasserstoffaus- beute. Damit ist Wasserstoff aus der Pyrolyse im Hinblick auf die durch den Energieaufwand verur- sachten Umweltbelastung allen anderen Prozessrou- ten deutlich überlegen. Im Sinne einer vollständigen Ressourcennutzung spielt dabei die nachhaltige Nutzung des bei der Methanpyrolyse entstehenden elementaren Kohlenstoffs eine entscheidende Rolle. Derzeitige Produktion und Verwendung von Wasserstoff Wasserstoff ist gegenwärtig vor allem in chemischen und petrochemischen Prozessen ein wichtiger Reak- tionspartner. Im Jahr 2022 lag der Wasserstoffver- brauch in der Europäischen Union bei rund 280 TWh (etwa 8,4 Mio. Jahrestonnen). Der größte Anteil wird bei der Raffination von Rohöl bzw. der Weiterverar- beitung von Raffineriezwischenprodukten verwendet. In chemischen Prozessen wird Wasserstoff vor allem im Haber-Bosch-Prozess zur Produktion von Ammoni- ak als Grundstoff für Düngemittel benötigt. Zusätz- lich wird Wasserstoff für die Synthese von Methanol eingesetzt, das wiederum als Plattformchemikalie für eine Vielzahl von Folgeprodukten dient. Andere Anwendungsbereiche wie Metallurgie, Glasherstel- lung, Halbleitertechnik oder Mobilität sind hinsicht- lich des Wasserstoffbedarfs derzeit noch von unter- geordneter Bedeutung. S Methanpyrolyse als Teil einer nachhaltigen Energietransformation Vom Erdgas zu Wasserstoff und festem Kohlenstoff – die Methanpyrolyse Quelle: eigene Darstellung Robert Obenaus-Emler 15 14 GRÜNE TREIBSTOFFE