Methanol ist ein einfacher Alkohol, der bei Raumtemperatur als farblose, leicht flüchtige und brennbare Flüssigkeit vorliegt. Die chemische Formel lautet CH3OH. Methanol wird bereits seit über 100 Jahren weltweit transportiert und gehört zudem zu den fünf meistgehandelten Chemikalien. Auch in der Wasserstoffwirtschaft spielt die Chemikalie eine wichtige Rolle.
Methanol kann als Energieträger für die Wasserstoffspeicherung und den Transport genutzt werden. Flüssig ist die Chemikalie leichter zu transportieren als gasförmiger Wasserstoff und kann vorhandene Infrastrukturen für flüssige Kraftstoffe nutzen. In Direktmethanol-Brennstoffzellen lässt es sich auch zur Stromerzeugung verwenden.
Die verschiedenen Produktionsarten (© Bureau Veritas Marine & Offshore)
Ähnlich wie beim Wasserstoff weist man dem Derivat je nach Produktionsart einen bestimmten Farbton zu.
- Braun: Produktion aus Kohle
- Grau: Herstellung aus Erdgas (aktuell häufigstes Verfahren)
- Blau: Produktion mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (CCS)
- Grün: Herstellung aus Biomasse (Bio-Methanol) oder aus grünem Wasserstoff und CO₂ (e-Methanol)
Herstellung
Die Produktion durch CO₂-Abscheidung und Wasserstoff (auch: “Power-to-Methanol“) funktioniert in vier Schritten:
1. Abscheidung von CO₂ aus der Umgebungsluft (Direct Air Capture, DAC) oder aus Industrieabgasen (Carbon Capture and Usage, CCU).
2. Wasserstoffproduktion, z.B. durch Elektrolyse, idealerweise mit erneuerbarem Strom.
3. Synthese von CO₂ und H₂ unter Druck und Hitze und mit Katalysator. Die chemische Reaktion lautet: CO₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂O
4. Reinigung und Destillation des Produkts.
Im Vergleich dazu umfasst der herkömmliche Prozess:
1. Umwandlung von Erdgas in Synthesegas
2 .Katalytische Reaktion
3. Destillation und Reinigung
Rückgewinnung
Reformierungsprozesse können den im Methanol gebundenen Wasserstoff wieder freisetzen. Dies Rückgewinnung läuft folgendermaßen ab:
1. Dampfreformierung: Methanol wird mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen (200-300°C) gemischt. Dabei kommt ein Katalysator, oft auf Kupfer-Basis, zum Einsatz.
2. Chemische Reaktion: Methanol und Wasserdampf reagieren zu Kohlendioxid und Wasserstoff: CH₃OH + H₂O → CO₂ + 3H₂
3. Reinigung: Der zuvor erzeugte Wasserstoff wird von CO₂ und anderen Nebenprodukten abgeschieden.
4. Anwendung: Der gereinigte Wasserstoff lässt sich nun in Brennstoffzellen oder für andere Zwecke nutzen.
Vor- und Nachteile von Methanol
Vorteile
- Einfache Handhabung und Transport durch bestehende Infrastruktur (Tanker, Pipelines, Tankstellen)
- Hohe Energiedichte in flüssiger Form bei Raumtemperatur (keine Kühlung oder Kompression nötig)
- Jahrzehntelange Erfahrung in der industriellen Handhabung und dem globalen Transport
- Vielseitige Einsatzmöglichkeiten: direkt als Kraftstoff, in Brennstoffzellen oder zur Wasserstoffrückgewinnung
- Relativ stabile Lagerung über längere Zeiträume
Nachteile
- Kann bei fahrlässiger Handhabung sehr gefährlich und giftig sein
- Energieverluste bei der Herstellung (Power-to-Methanol) und bei der Wasserstoffrückgewinnung
- Für die Produktion von grünem Methanol wird externe CO₂-Quelle benötigt
- Korrosive Eigenschaften erfordern spezielle Materialien für Tanks und Leitungen
- CO₂-Ausstoß bei der Produktion, höchstens bilanziell CO₂-neutral
Video
Dieses Video des Wasserstoffatlas-Projektes der OTH Regensburg zeigt das Grundprinzip der Methanolsynthese.
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