17.01.2023 Ι Zum 01. Januar 2023 integrierte das Fraunhofer IKTS die Freiberger Forschungsgruppe Kohlenstoff-Kreislauftechnologien KKT. Das Institut möchte somit weitere Synergien in den Elektrolyse-, Wasserstoff- und Power-to-X-Technologien heben und nachhaltige Kohlenstoffquellen für die Kreislaufwirtschaft erschließen.

Abfall als wertvolle Rohstoffquelle

Als zentraler Grundstoff des alltäglichen Lebens wird Kohlenstoff vielfältig eingesetzt. Bislang nutzt die Industrie weitestgehend fossile Rohstoffquellen wie Erdöl, Erdgas oder Kohle. Allerdings werden sowohl während der Produktion dieser Grundstoffe als auch am Produktlebensende bei der Verbrennung große Mengen an CO₂ freigesetzt.

Allein Deutschland verbrennt jährlich rund 47 Millionen Tonnen dieser kohlenstoffhaltigen Abfälle in thermischen Abfallbehandlungs- und Feuerungsanlagen. Durch exakt aufeinander abgestimmte Verfahrenskombinationen des chemischen Recyclings sollen zukünftig bis zu 100 % dieser Abfälle recyclebar und in neuen Produkten nutzbar sein. Somit wird Abfall zu einer wertvollen Rohstoffquelle beispielsweise für Grundstoffe in der chemischen Industrie.

Optimierung neuer Verfahren

Am neuen Standort in Freiberg werden chemische Recyclingverfahren wie die Pyrolyse oder Gasifizierung optimiert und im großtechnischen Maßstab erprobt. Kunststoffe, die mechanisch nicht weiter recyclebar sind, Biomassen oder fossile Mischabfälle werden dabei in kleinere Moleküle zerlegt, so dass sie als Synthesegase, Monomere oder andere Zwischenprodukte in der chemischen Industrie wieder einsetzbar sind.

Hierfür betreiben die Forschenden am Standort eine Pyrolyseplattform sowie – in Kooperation mit der TU Bergakademie Freiberg – Anlagen zur Gasifizierung, um verschiedene Fragestellungen zu untersuchen: Welche Abfallfraktionen lassen sich in welche Art Grundstoffe überführen? Wie müssen die Prozesse gefahren werden, um Korrosion oder Anbackungen zu vermeiden oder eine bestimmte Reinheit der Produkte zu erreichen? Und zuletzt auch die Frage der Wirtschaftlichkeit. So lassen sich für Industriepartner verschiedene Technologien anpassen, bewerten und in kundespezifische Lösungen für die Schließung von Kohlenstoffkreisläufen übertragen.

Erst die Kopplung von Stoff-, Energie- und Wärmeströmen in Summe führt zu Verfahrenskonzepten, die einen deutlichen Mehrwert gegenüber bisherigen Ansätzen bieten. Prof. Alexander Michaelis, Institutsleiter des Fraunhofer IKTS, freut sich über den Zuwachs in Freiberg und beschreibt die damit verbundenen Potenziale:

»Das IKTS hat langjährige Erfahrung mit Technologien zur Wasserstofferzeugung und -nutzung. Hier sind die Hochtemperatur-Elektrolyse und Fischer-Tropsch-Synthese absolute Kerntechnologien. Mit der erweiterten Expertise im Bereich der Kohlenstoff-Kreislauftechnologien sind wir nun in der Lage, neue Rohstoff- und Energieressourcen für eine grüne Industrie bereitzustellen.«