Die industrielle Nutzung von CO₂ durch elektrochemische Verfahren steht im Fokus einiger Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Ein Hindernis auf dem Weg zur breiten Anwendung ist bislang die fehlende systematische Abstimmung zwischen CO₂-Quellen und -Senken. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, des Forschungszentrums Jülich, der RWTH Aachen und der Ruhr-Universität Bochum haben eine Roadmap entwickelt. Diese analysiert mögliche Einsatzszenarien und technologische Entwicklungspfade bis 2050.
Analyse von über 5000 Fachpublikationen
Für die Erstellung der Roadmap wurden mehr als 5.000 wissenschaftliche Veröffentlichungen zum Thema CO₂-Elektroreduktion (CO₂R) ausgewertet. Im Fokus waren die Niedertemperatur- und die Hochtemperatur-Elektrolyse für die drei Produktklassen CO, Ameisensäure und Ethylen/Ethanol. Ziel der Analyse ist es, die bestehende Lücke zwischen akademischen Übersichten zum Stand der CO₂-Reduktionstechnologien und realen industriellen Punktquellen zu schließen.
Technologiebewertung und Quellenszenarien
Die Forschenden haben die Leistungsfähigkeit verschiedener CO₂R-Produkte in verschiedenen Zellkonfigurationen analysiert. Dabei flossen aktuelle Emissionsdaten, Marktanforderungen und Prognosen bis zum Jahr 2050 ein. Das Ergebnis: Die Art der eingesetzten CO₂-Quellen wird sich laut den Wissenschaftler:innen voraussichtlich in drei Phasen entwickeln: direkt aus industriellen CO₂-Punktquellen, über eine Mischung aus CO₂-Punktquellen und Direct Air Capture (DAC) bis hin zu der primären Betriebsstätte von DAC als CO₂-Lieferant. Ergänzt wird dieser Pfad durch unvermeidbare Emissionsquellen wie Zementwerke oder Müllverbrennungsanlagen.
„Unsere Roadmap liefert Schlussfolgerungen zu den wahrscheinlichsten Anwendungsszenarien für jede Technologie und ist dadurch ein wertvoller Fahrplan für die Industrie: Wann, wo, wie und für welches Produkt kann die CO₂-Elektrolyse eine attraktive Technologie sein?“, so Prof. Ulf-Peter Apfel von Fraunhofer UMSICHT.
Publikation in Fachjournal
Die vollständige Analyse ist im Fachartikel „Closing the Carbon Cycle: Challenges and Opportunities of CO₂ Electrolyser Designs in Light of Cross-Industrial CO₂ Source-Sink Matching in the European Landscape” veröffentlicht, erschienen im Journal Energy & Environmental Science.
