Methanol ist eine der wichtigsten Primärchemikalien uns Vorprodukt zahlreicher Chemikalien, Kunststoffe und Materialien. Enstprechend vielfältig sind die Anwendungen, bei welcher Methanol aktuell eingesetzt wird. Außerdem ist Methanol ein wichtiger Kraftstoff und Bestandteil zahlreicher Kraftstoffadditiven. Es wird erwartet, dass Methanol in Zukunft auch in der Schifffahrt eine wichtige Rolle spielen wird. Da ein Großteil der Methanolproduktion auf fossilen Brennstoffen basiert, ist die Dekarbonisierung der Methanolproduktion ein wichtiger Hebel auf dem Weg zur Dekarbonisierung der Chemie- und Transportindustrie. Dieser Artikel befasst sich mit Möglichkeiten der Dekarbonisierung der Methanolproduktion in Hinblick auf die aktuell wichtigsten Produktionswege.
Wie wird Methanol hergestellt?
Methanol ist ein Schlüsselprodukt in der chemischen Industrie, das in Hunderten von Alltagsprodukten verwendet wird. Es dient als Ausgangsstoff für die Herstellung anderer Chemikalien und wird als Kraftstoff eingesetzt. Dabei gibt es verschiedene Weg Methanol herzustellen, unter anderem die Dampfreformierung von Methan, durch die Reaktion von Wasserstoff und CO2 und die Gasifizierung von Biomasse. Sehen wir uns jede dieser Methoden im Detail an:
- Dampfreformierung von Methan: Dies ist die heute am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung von Methanol. Methan, das in der Regel aus Erdgas gewonnen wird, reagiert mit Wasserdampf unter Druck und erzeugt Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2). Wenn bei diesem Prozess Erdgas durch Biomethan ersetzt wird, verbessert sich der Carbon Footprint des Methanols erheblich. Zusätzlich zur Umstellung auf Biomethan können Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, -verwertung und -speicherung (CCUS) eingesetzt werden, um die CO2 Emissionen weiter zu senken. Das Endprodukt wird in diesem Fall als Bio-Methanol bezeichnet.
- Reaktion von Wasserstoff und Kohlendioxid: Dies ist eine neue Alternative zur Herstellung von Methanol, bei der dieser aus Wasserstoff und Kohlendioxid synthetisiert wird. Dabei kann der koventionelle Wasserstoff durch "grünen" Wasserstoff ersetzt werden, dieser wird durch den Einsatz erneuerbarer Energien während des Elektrolyse Prozesses erzeugt. Eine weitere Möglichkeit ist die Erzeugung von "blauem" Wasserstoff. Dabei wird Erdgas eingesetzt, jedoch in Kombination mit Kohlenstoffabscheidungstechnologien, sodass das ausgestoßene CO2 abgeschieden wird oder als biogener Kohlenstoff wiederverwendet werden kann. Das Endprodukt wird hier als E-Methanol bezeichnet.
- Gasifizierung von Biomasse: Bei diesem Verfahren kann Biomasse, z. B. feste Siedlungsabfälle oder andere biogene Rohstoffe, vergast werden, um Methanol zu erzeugen. Dabei wird der Kohlenstoff in den organischen Abfallstoffen genutzt, um diesen in Chemikalien umzuwandeln. Konkrekt wird die Biomasse stark erhitzt, z.B. mit Dampf. So ensteht ein Gas, welches später in Methanol umgewandelt wird und den Grundsätzen einer Kreislaufwirtschaft entstpricht. Auch hier wird das Endprodukt als Bio-Methanol bezeichent.
Wo wird Methanol verwendet?
Methanol ist der Grundstein für die chemische Industrie, den Energiesektor und die maritime Industrie. Seine Rolle reicht vom chemischen Grundstoff bis zum Schiffskraftstoff.
- Chemischer Grundstoff: Methanol kann in eine Vielzahl von Produkten umgewandelt werden. Etwa 25 % des Methanols werden zur Herstellung von Formaldehyd verwendet, das für die Herstellung von Harzen, Düngemitteln, Papier und Sperrholz unerlässlich ist. Weitere 25 % werden in Olefine umgewandelt, die für eine Vielzahl von Produkten wie Kunststoffe, Waschmittel, Klebstoffe, Gummi und Lebensmittelverpackungen benötigt werden. Darüber hinaus wird Methanol auch für Essigsäure (8%), Chlormethane (2%), Methylamine (2%) und MMA (2%) verwendet.
- Kraftstoffe und Kraftstoffadditive: Methanol ist in der Kraftstoff- und Biokraftstoffindustrie von entscheidender Bedeutung, wobei 11 % in Methyl-tert-Butylether (MTBE) für Kraftstoffzusätze und 14 % zur Verbesserung von Benzin durch Vermischung und Verbrennung verwendet werden. Darüber hinaus werden Biodiesel und Dimethylether (DME) hergestellt, die jeweils etwa 3 % ausmachen. Speziell im maritimen Sektor gewinnt dieses Produkt zunehmend an Bedeutung, da es als Schiffskraftstoff verwendet werden kann. Um mehr über unser Angebot für die maritime Industrie zu erfahren, klicken Sie hier.
Lösungen zur Dekarbonisierung
Um die Methanolproduktion zu dekarbonisieren oder zu defossilisieren", gibt es mehrere mögliche Lösungen, die die verschiedenen Bereiche der Emissionen angehen.
- Umstellung auf erneuerbares Erdgas (RNG) oder Bio-methanol (Bereich 1 und 3): Dadurch werden nicht nur die direkten Emissionen aus den Produktionsprozessen (Scope 1), sondern auch die indirekten Emissionen über die Lieferkette (Scope 3) gemindert. Für Unternehmen in der EU, insbesondere für solche, die dem EU-Emissionshandelssystem (EU ETS) unterliegen, könnte die Umstellung auf Biomethan auch den Bedarf an EU-Zertifikaten (EUAs) verringern, was langfristig mehr Vorteile bietet.
- Umstellung auf erneuerbare Elektrizität (Scope 2): Um die Scope-2-Emissionen zu reduzieren, bewegt sich die Industrie in Richtung erneuerbarer Stromlösungen. Mechanismen wie die direkte Beschaffung von EACs oder langfristige VPPAs reduzieren die Kohlenstoffintensität der Methanolproduktion. Wenn Sie mehr über Lösungen für erneuerbare Elektrizität erfahren möchten, klicken Sie hier.
- Biogenes CO2 (Scope 3): Biogenes CO2 ist Kohlendioxid, das bereits im natürlichen Kohlenstoffkreislauf vorhanden ist, da das CO2 in biologischen Rohstoffen durch Photosynthese gebunden und schließlich durch natürlichen Abbau wieder in die Atmosphäre abgegeben wurde. Biogenes CO2 kann direkt aus der Atmosphäre abgetrennt werden (Direct Air Capture - DAC) oder in Anlagen zur Aufbereitung von Biomethan, wo biogenes CO2 aus Biogas extrahiert wird und für nachgeschaltete Anwendungen abgetrennt und verflüssigt werden kann. Die Abscheidung von biogenem CO2 und seine Verwendung zur Herstellung von nachgelagerten erneuerbaren Kraftstoffen nicht-biologischen Ursprungs (RFNBOs), wie z. B. E-Methanol, verbessert die Kreislaufwirtschaft und führt zu neutralen Emissionen, sobald die RFNBOs verbrannt werden. Generell sieht die Europäische Kommission klare Fristen für die Nutzung von fossilem CO2 für die Herstellung von RFNBOs vor, und nach 2042 wird nur noch biogenes CO2 als Input akzeptiert werden.
- Energieeffizienz (Bereich 1): Die Förderung der Energieeffizienz ist eine Schlüsselstrategie zur Dekarbonisierung der Methanolproduktion. Dies kann durch Prozessoptimierung, Abwärmerückgewinnung und den Einsatz moderner Katalysatoren erreicht werden. Weiße Zertifikate, auch bekannt als Energieeinsparungszertifikate (ESC) oder Energieeffizienzgutschriften (EEC), bescheinigen, dass eine bestimmte Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht wurde. Sie sind handelbar und mit der Verpflichtung verbunden, ein bestimmtes Energieeinsparungsziel zu erreichen, was Unternehmen dazu anregt, ihre Energiesparziele zu übertreffen. Entdecken Sie hier unsere Lösungen für Energieeffizienz.
- Für europäische Unternehmen: Einhaltung des EU ETS: Über Vertis Environmental Finance unterstützen wir Unternehmen beim Erwerb von EUAs und bei der Einhaltung des EU ETS und des UK ETS. Weitere Informationen finden Sie hier.
Schlussfolgerungen
Das derzeitige Verfahren zur Herstellung von Methanol wird von Erdgas und Kohle dominiert, aber die Verlagerung hin zu erneuerbarem Erdgas, Kohlenstoffabscheidung und -speicherung und erneuerbarer Elektrizität gewinnt an Dynamik. Diese nachhaltigen Optionen zeigen das Engagement und die Bereitschaft der Industrie, sich in Richtung einer nachhaltigeren Zukunft weiterzuentwickeln. Mit dem Beginn des grünen Wandels ist es für alle Beteiligten wichtig, zusammenzuarbeiten und die Grenzen zu verschieben, um eine nachhaltige und rentable Zukunft für die Methanolproduktion zu gewährleisten.
Wie kann STRIVE by STX helfen?
STRIVE by STX arbeitet derzeit mit Pionieren der Bio- und grünen Methanolerzeugung zusammen und unterstützt sie bei der Ermittlung potenzieller Lösungen für die Verwendung umweltfreundlicherer chemischer Rohstoffe (z. B. Biomethan) und erneuerbarer Energien.
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