22. September 2023 | Das Fraunhofer UMSICHT untersucht Wasserquellen für die regionale Produktion von grünem Wasserstoff. Durch die in vielen Regionen kritische Wassersituation birgt das Thema großes Konfliktpotenzial. Als alternative Quelle hat das Institut die Methanolproduktion identifiziert.
Für die Herstellung von Wasserstoff sind erhebliche Mengen an Wasser erforderlich. Gerade in Zeiten des Klimawandels und immer längerer Trockenphasen kann die Wasserversorgung aber zum Konfliktthema werden. Hier setzen Forschende des Fraunhofer UMSICHT mit dem Projekt „WHy” (Wastewater to Hydrogen – Methanol) an. Laut einer aktuellen Pressemitteilung untersuchen sie hier die nachhaltige Bereitstellung von Wasser zur Wasserstoffherstellung.
Im Verbundprojekt Carbon2Chem® entwickeln die Forschenden mit Partnern aus Industrie und Wirtschaft ein Verfahren zur Umwandlung von Hüttengasen aus der Stahlproduktion zu Basischemikalien. Eine davon ist Methanol, das unter Verwendung von CO2 aus Hüttengas und Wasserstoff synthetisiert wird.
Die weltweit produzierte Menge lag laut einer Studie aus dem Jahre 2020 bei 110 Mio. t. Bei der Aufbereitung des durch die Synthese gewonnenen Methanols bleibt Abwasser mit Methanolresten im Sumpf der Destillation zurück.
Methanolhaltiges Abwasser als Wasserquelle
Dieses Abwasser eignet sich nach Überzeugung der Forschenden für die Elektrolyse zur Wasserstoffgewinnung. Der Vorteil: Es steht dabei nicht in Konkurrenz zur Trinkwassergewinnung und Bewässerung. „Zudem kann der gewonnene Wasserstoff für die Methanolproduktion wiederverwendet werden. Wir schließen auf diese Weise den Kreis”, so Dr.-Ing. Ilka Gehrke, Leiterin der Abteilung Umwelt und Ressourcennutzung am Fraunhofer UMSICHT.
Anders als bei der klassischen Wasserelektrolyse wird Wasser bei der sogenannten Methanol-assistierten-Wasserelektrolyse (MAWE) nicht allein zu H₂ und O₂ gespalten. Stattdessen reagieren Wasser und Methanol hier zu CO₂ und H₂. Die theoretische Gesamtzellspannung sei dabei deutlich geringer.
Ilka Gehrke erklrärt: „Das heißt, die MAWE verbraucht potenziell weniger Energie als eine klassische Wasserelektrolyse. Sie ist damit wirtschaftlicher.” Die ersten Versuchsreihen im Labormaßstab sind laut Fraumhofer UMSICHT erfolgreich verlaufen. Demnach stehe als nächstes die weitere Optimierung der Methanol-assistierten-Wasserelektrolyse samt praktischer Umsetzung an.
Entstehungspfad und Wasserversorgung für grünen Wasserstoff (Quelle: Fraunhofer UMSICHT)
