„nachhaltige technologien 03 | 2025"

Schlüsseltechnologien von TRL 2 3–5 auf TRL 6–9 zu entwickeln oder direkt TRL 7–9 Lösungen zu imple- mentieren. Diese Bemühungen werden in vier H4Cs demonstriert – in den Niederlanden (Region Twente), Spanien (Baskenland), Deutschland (Frankfurt) und der Türkei (Izmir-Manisa). Spezifische Besonderheiten der Demonstratoren Jeder Hub ist auf seinen lokalen Kontext zugeschnit- ten, verfolgt aber das gleiche Ziel: Als kreislaufori- entierter Leuchtturm integriert er Industrie, Gover- nance, Gesellschaft und Innovation gleichermaßen. Die Demonstrator-Hubs repräsentieren unterschied- liche territoriale Herausforderungen und industrielle Sektoren – von der Stahl- und Zementindustrie im Baskenland über die Chemie- und Pharmabranche in Deutschland, die ölraffineriebasierte und elek- trotechnische Industrie in der Türkei bis hin zu Pilotinitiativen im Bereich Wasserstoff in Industrie und Gebäudebereich in den Niederlanden. Ein zentrales Element des Projekts ist die Demonst- ration von 17 klar definierten Prozessen, die jeweils spezifische industrielle und regionale Bedingungen adressieren und Synergien ermöglichen. Im baskischen Hub wird die Oxy-Fuel-Verbrennung mit Sauerstoff und grünem Wasserstoff in der Stahlindus- trie sowie die CO 2 -Abscheidung in der Zementindustrie demonstriert. Das Kohlenstoffdioxid wird zu E-Methan weiterverarbeitet. Außerdem wird Stahlwerksschlacke mit abgeschiedenem CO 2 karbonisiert. Daraus werden alternativen Baumaterialien hergestellt. Im niederländischen Hub (Twente) wird „Grüner Was- serstoff“ aus der Elektrolyse mit Solar- und Windstrom über ehemalige Erdgasleitungen und neue H 2 -Leitun- gen nach Aadorp geleitet. Energiespeicher, die mit Solar- und Windkraft sowie der Elektrolyseanlage ver- bunden sind, sichern die Netzstabilität und gleichen Versorgungsschwankungen aus. Wasserstoff wird per Pipeline an ein Krematorium geliefert und ersetzt dort Erdgas. Der bei der Elektrolyse entstehende Sauer- stoff wird zur benachbarten Abwasserreinigungsan- lage geleitet, die wiederum aufbereitetes Wasser zurückliefert. Im türkischen Hub (Izmir-Manisa) werden „Grüner Wasserstoff“ und abgeschiedenes CO 2 zu E-Methanol kombiniert. Abgeschiedenes CO 2 dient zur Herstellung von nicht-isocyanatbasiertem Polyurethan (NIPU) – einer nachhaltigen Alternative für herkömmlichen Schaum, z. B. für Kühlschränke. Im deutschen Hub (Industriepark Höchst, Frankfurt am Main) wird CO 2 aus der Stromerzeugung mit Wasserstoff zu E-Methanol verarbeitet – ein Beitrag zur Dekarbonisierung eines der größten Chemieparks Europas. Diese Synergien spiegeln nicht nur technische Innovationen wider, sondern auch systemische Integration – also die Verbindung von Prozessindust- rien mit erneuerbarer Energie, Wassermanagement, Abfallverwertung und Baustoffrückgewinnung. Jede Synergie wird kartiert, überwacht und mit digitalen Entscheidungshilfen unterstützt – darunter Echtzeit- Dashboards, räumliche Ressourcenvisualisierungen und Empfehlungssysteme – um den Betrieb zu optimieren und Expansionsstrategien der Hubs zu unterstützen. Diese Entscheidungstools sind in eine digitale Kooperationsplattform integriert, das soge- nannte digitale H4C. Mapping-Ansatz Ein besonders anschauliches Ergebnis der entwi- ckelten Methodiken ist der technologiespezifische Mapping-Ansatz nach Teilsektor. Damit können Eingangs- und Ausgangsströme industrieller Prozes- se strukturiert analysiert werden, um potenzielle Abfallströme und sektorübergreifende Synergien zu identifizieren, indem diese mit passenden Tech- nologien und entsprechenden Senken abgeglichen werden. Die Methodik unterscheidet fünf Kategorien industrieller Symbiose – CO 2 -, energie-, material-, wasser- und dienstleistungsbasiert – und bewertet Verfügbarkeit und Nutzbarkeit der Quellen anhand technischer und wirtschaftlicher Kriterien wie Exer- giegehalt oder CO 2 -Konzentration. 2 Technology Readiness Level; Stufen von 1 bis 9 https://ec.europa.eu/research/participants/data/ref/h2020/wp/2014%5f2015/ annexes/h2020-wp1415-annex-g-trl%5fen.pdf Abbildung 1: Spezifisches technisches Abwärmepotenzial pro Tonne Produkt nach Sektor und Temperaturlevel [berechnet nach Hammer et al., Industrial Excess Heat – INXS, 2023] Abbildung 2: Spezifische prozessbedingte CO₂- Emissionen pro Tonne Produkt nach Sektor [eigene Darstellung basierend auf Anderl et al., National Inventory Report, 2021/2024] Spec. technical potential [kWh/t of product] Technical Waste Heat Recovery Potential per Ton of Product by Sector and Temperatur Level 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 17110- Paper, cardboard & paperboard 17120- Corruga- ted paper products & packaging 17210- Household, hygiene & toilet paper products 17220- Stationery & office paper supplies 17290- Other paper goods 23510- Cement 23520- Lime and burnt gypsum 24100- Pig iron, steel, and ferro- alloys 24200- Steel pipes, tube fittings, and pipe connectors 24310- Cold profiles >100°C 50- 100°C < 50 °C Industrial Sector - Product Process-related CO 2 Emissions per Ton of Product by Sector Specific process-related CO 2 emissions [kg/t of product] 0 200 300 400 500 600 700 100 Non-Metallic Minerals - Lime Non-Metallic Minerals - Cement Iron & Steel - Steel EAF ÖNACE Code and Description