Empa-Projekt "move": Mit erneuerbaren Energien zu synthetischen Treibstoffen

Wie packen wir Sonnenenergie in einen Tank?

Der Mobilitätsdemonstrator „move“ initiiert von der Empa und realisiert mit weiteren Partnern, beschäftigt sich mit dem Thema „Zukunft der Mobilität“ dies beinhaltet auch die Power-to-X-Technologien, insbesondere die Herstellung von synthetischem Methan

Nachhaltig produziert, tragen synthetische Treibstoffe laut dem Schweizer „Innovationsmotor“ Empa dazu bei, die Mobilität auf erneuerbare Energien umzustellen, um die Klimaziele im Strassenverkehr zu erreichen. Synthetische Treibstoffe eignen sich für den Gebrauch im Schwerlast- sowie im Langstreckenverkehr. Diese „Synfuel“ oder „Syngas“ genannten Treibstoffe sind neben der Elektro- und Wasserstoffmobilität einer der drei möglichen technologischen Pfade zur CO2-Reduktion im Mobilitätsdemonstrator „move“. Das neueste Projekt dreht sich dabei um die Herstellung von synthetischem Methan aus Wasserstoff und CO2.

Diese produzierten Treibstoffe können laut Empa „über die herkömmlichen Wege transportiert und durch die vorhandene Infrastruktur zur Verfügung gestellt werden, was für die Schweiz, wie auch global interessant ist, weil sich damit ein enormes Potenzial für erneuerbare Energien erschliesst.“ Mit dem Mobilitätsdemonstrator soll 3.6 kg/h Methan produziert werden. Im Vergleich: Die Tankgrösse eines mit Erdgas betriebenen Personenwagen (CNG) beträgt normalerweise 80 Liter, was 13,5 kg CNG entspricht oder ~20L Benzin. Je nach Fahrzeugtyp entspricht das 50 bis 200 Kilometer Reichweite. Bei einem 24 Stunden Betrieb würde der Mobilitätsdemonstrator Treibstoff für ungefähr 2000 km produzieren. Bei der Herstellung von synthetischem Methan spielt der Taupunktsensor „Optidew401 von PST“ eine substanzielle Rolle.

Die herkömmliche Methanisierung

Im herkömmlichen Verfahren wird aus Kohlendioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) mittels katalytischer Umwandlung Methan (CH4) und Wasser (H2O) erzeugt. Allerdings braucht es dabei zum Erreichen einer ausreichenden Reinheit mehrere Methanisierungsstufen hintereinander – mit Kondensationsbereichen dazwischen und eine Trocknung des Produkts. Das gasförmige Produkt der Methanisierungsreaktion enthält vor allem Wasser und nicht reagierte Gase, was gemäss entsprechender Verordnung eine direkte Einspeisung ins Gasnetz verhindert; das Produkt muss zuerst gereinigt werden.

Innovative Methanisierung „sorptionsverstärkt”

Die innovative Methanisierung im „move“ dagegen kann sogar einstufig arbeiten und erreicht ohne weitere Reinigung des Produktgases die Einspeisebedingungen. Die Idee dahinter: Das Reaktionswasser wird während des Methanisierungsprozesses auf einem porösen Katalysatorträger, einem Zeolithen, adsorbiert, also aus dem Reaktionsprozess entfernt. Dieser kontinuierliche Wasserentzug verschiebt das Reaktionsgleichgewicht hin zu einer nahezu 100-prozentigen Methanausbeute. Das gasförmige Produkt kann also laut Empa ohne zusätzliche Reinigung direkt ins Gasnetz eingespeist und zum Beispiel für das Betanken von gasbetriebenen Fahrzeugen genutzt werden.