Methanol Herstellung

Mit dem fortschreitenden Klimawandel wird die Nutzung alternativer Energiequellen und Kraftstoffe immer wichtiger. Zu diesen gehört auch grünes Methanol, das als Produkt für zahlreiche Industriezweige dient. Der Artikel erklärt die Methanol-Herstellung und die mit ihr verbundenen Herausforderungen und liefert Gründe, warum Politik und Industrie weiter in die umweltfreundliche Methanol-Herstellung investieren sollten.

Wie funktioniert die Herstellung von Methanol?

Traditionell wird Methanol aus fossilen Energieträgern wie Erdgas und Kohle gewonnen. Aus dem fossilen Brennstoff wird mittels verschiedener chemischer Verfahren ein Synthesegas gewonnen, aus dem anschließend in einem katalytischen Prozess Roh-Methanol entsteht. Nach einer Reinigung kann dieses weiterverarbeitet werden.

Bei den herkömmlichen Verfahren der Methanol-Herstellung handelt es sich um folgende:

• Dampfreformierung von Erdgas
• Partielle Oxidation von Erdgas
• Autotherme Reformierung von Erdgas
• Vergasung von Kohle, Erdgas oder Erdöl^[1]

Der Wirkungsgrad der Methanol-Herstellung liegt zwischen etwa 40 Prozent für die Vergasungsverfahren bis zu etwa 70 Prozent für Verfahren, die Erdgas als Basisstoff nutzen. Das für die Katalyse benötigte Synthesegas kann neben fossilen auch aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Dazu gehören unter anderem Holz, Torf, Biogas, Biomasse oder Klärschlamm. Neuere, CO2-neutrale Verfahren zur Methanol-Herstellung nutzen die Ausgangsstoffe Wasser, CO2 und Strom.^[2]

Wie funktioniert die Methanol-Herstellung von grünem Methanol?

Erneuerbare Energien werden zunehmend erschwinglicher und können daher auch für die Methanol-Herstellung eingesetzt werden. Indem man Wind- und Sonnenenergie, Geothermie oder Wasserkraft nutzt, werden die Treibhausgasemissionen für die Methanol-Herstellung deutlich reduziert. Dieses sogenannte "grüne Methanol" lässt sich anschließend als Energieträger für die Speicherung regenerativ erzeugten Stroms sowie als Kraftstoff in der Mobilität verwenden.^[3]

Für die umweltfreundliche Technik zur Methanol-Herstellung benötigt man neben grünem Strom CO2 und Wasser. Aus dem Wasser wird per Elektrolyse und mithilfe des Stroms Wasserstoff erzeugt, der anschließend mit dem CO2 in Methanol umgesetzt wird. Eine weitere Option zur erneuerbaren Methanol-Herstellung ist die Nutzung von Biogas, Biomasse oder Restmüll über einen Vergasungsprozess. Die Methanol-Herstellung aus CO2 ist natürlich nur dann nachhaltig, wenn sowohl der Kohlenstoff als auch der Wasserstoff nicht aus fossilen Brennstoffen stammen. So kann das benötigte CO2 aus konzentrierten industriellen Abgasen oder aus der Luft gewonnen werden. Nur dann lässt sich das gewonnene Methanol als nachhaltiger Kraftstoff oder als Grundstoff für die Herstellung anderer Produkte nutzen.^[4]

Was sind die Herausforderungen bei der Methanol-Herstellung?

Zwar wird aus Biomasse hergestelltes Methanol schon heute als Treibstoff – zum Beispiel als Beimischung zu Benzin oder in Direkt-Methanol-Brennstoffzellen – eingesetzt. Auch in der chemischen Industrie spielt es eine wichtige Rolle. Trotzdem ist Methanol aus dieser Quelle derzeit nicht in der Lage, den weltweiten Bedarf zu decken. Der Grund: Die Menge an Biomasse ist begrenzt – und steht außerdem in Konkurrenz mit der Nahrungsmittelindustrie und anderen Nutzungsmöglichkeiten.

Die wichtigere Rolle wird daher zukünftig wohl E-Methanol spielen, das unter Zuhilfenahme von Strom, Wasserstoff und Kohlendioxid produziert wird. An dieser Stelle stellt sich die Herausforderung, ausreichend große Mengen an Strom und Kohlendioxid zu generieren, die aus sauberen Quellen stammen.^[5]

Warum sollte weiterhin in der Methanol-Herstellung geforscht werden?

Vor allem in der chemischen Industrie wird Methanol als Grundstoff für eine Vielzahl an chemischen Produkten eingesetzt. So dient es beispielsweise in Form von Polymerfasern in der Textilindustrie oder als Kunststoff für Verpackungen, Klebstoffe, Farben, Windeln und ähnliche Produkte.

Neben seiner Verwendung als Industrieprodukt dient Methanol heutzutage aber auch als Kraftstoff (oder Kraftstoffzusatz) und kann zum Beispiel Direkt-Methanol-Brennstoffzellen antreiben. Während die Wasserstoff-Brennstoffzelle Reaktionsenergie gewinnt, indem sie Wasserstoff und Sauerstoff in Wasser umwandelt, zerlegt diese neue Form der Brennstoffzelle das Methanol während der Fahrt in Wasserstoff und Kohlendioxid. Bei diesem Prozess der Dampfreformierung übernehmen Katalysatoren die Umwandlung von Methanol und Wasserdampf in ein reines Gemisch aus CO2 und molekularem Wasserstoff. Flüssiges Methanol stellt also eine Alternative für die Brennstoffzellen-Technologie und ihre Autos dar.^[6]

Kann man Methanol selbst herstellen?

Auch private Anwender haben inzwischen die Möglichkeit, Methanol zu Hause selbst herzustellen. So machen Projekte wie Biothermen, die mit einer Methanol-Brennstoffzelle ausgestattet sind, die Methanol-Herstellung aus Wasserstoff und aus der Umgebungsluft gefiltertem Kohlenstoffdioxid vor – und das völlig unabhängig von fossilen Brennstoffen wie Erdgas. Einige der bislang existierenden Anlagen sind sogar bereits TÜV-geprüft.^[7]

Fazit

Während die herkömmliche Methanol-Herstellung auf fossile Brennstoffe zurückgreift, nutzt man für neuere, klimaneutrale Verfahren Biomasse, Biogas oder grünen Strom, Wasserstoff und Kohlendioxid. Besondere Herausforderung für eine umweltfreundliche Zukunft wird es sein, Ausgangsstoffe für die Methanol-Herstellung bereitzustellen, die selbst nicht aus dem Einsatz fossiler Rohstoffe stammen. Erst dann kann Methanol statt als CO2-lastiger Schadstoff als grüne Lösung gelten.