Demonstration eines kostengünstigen, klimaneutralen Verfahrens zur Herstellung der vielseitigen Plattformchemikalie „Ameisensäure“ (AS) auf Basis biobasierter Kohlenstoffe

Ziel ist die technische Demonstration eines kostengünstigen, klimaneutralen Verfahrens zur Herstellung der vielseitigen Plattformchemikalie „Ameisensäure“ (AS) auf Basis grüner Kohlenstoffe. Konkret wird die Funktionsweise eines innovativen Herstellungsprozesses von Formiat durch Hydrierung untersucht. Als Einsatzstoff wird (grünes) Kohlenstoffdioxid (CO2), wie es z.B. in der Ethanolproduktion anfällt, eingesetzt.

Projektbeschreibung

Das Verfahren wandelt CO2 in einem elektro-katalytischen Prozess in Ameisensäure um und kann überall dort aufgebaut werden, wo grünes CO2 anfällt: Es setzt einerseits grünen Wasserstoff aus der Wasser-Elektrolyse mit Überschussstrom ein, sowie andererseits Kaliumhydroxid aus der Chlor-Alkali-Elektrolyse zur Einkopplung des CO2. Letztlich wird unter Hinzugabe von Salzsäure Formiat in Ameisensäure umgesetzt. So ermöglicht es ein dezentrales Ausrollen der Technologie und Wertschöpfung an einer Vielzahl von Standorten, wobei es vor allem die bestehenden Stärken der Region (Bioökonomie, Wasserstoffwirtschaft) miteinander verknüpft. Aufbauend auf erfolgreichen Vorarbeiten, sind die konkreten Zielsetzungen des Projektes:

1. Technisch: Demonstration des Herstellungsprozesses grünen Formiats

2. Kostennachweis: Demonstration der möglichen Kostenvorteile gegenüber derzeitigen Herstellungsverfahren

3. Skalierung: Erstellung des industrierelevanten Anlagenkonzeptes für reale Prozessumgebungen

Mit diesen Zielsetzungen schafft das Projekt die direkte Grundlage für eine folgende industrielle Umsetzung des Verfahrens. 

Ergebnisse

Ein grundlegendes Projektergebnis ist die Überführung des ASKAT-Verfahrens, mit dem grünes Formiat hergestellt werden kann, aus dem Labor (proof of principle) in den bench-scale-Maßstab und anschließend in den Pilotmaßstab (Demonstrator). Dies hat die technische Funktionsweise dieser Innovation bewiesen, sodass der technologische Reifegrad von 3 auf 5 gehoben werden konnte. Darüber hinaus konnten wichtige Daten aus der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung gewonnen werden. Da sich zum Einen die spezifischen Investitionskosten auf rund 3.500 €/t (auf 100% Konzentration gerechnet) belaufen, zum Anderen ein return of investment (ROI) im worst case von 7 Jahren, im best case von 4 Jahren, zu erwarten ist, könnte das Verfahren einen Kostenvorteil gegenüber konventionellen Verfahren besitzen. Es wurde nachgewiesen, dass das Verfahren wirtschaftlich und technisch skalierungsfähig auf industrietaugliche Anlagengrößen ist. Im Zuge der Geschäftsfeldentwicklung konnte ein konkreter Zielmarkt für grüne Ameisensäure identifiziert werden: Chemikalien-Zwischenhändler. Diese besitzen etablierte Vertriebskanäle sowie passende Möglichkeiten der Konfektionierung. In der vom Projektteam durchgeführten Marktstudie wurden sechs F&E-Projekte zur Herstellung von Ameisensäure auf Basis nachwachsender Rohstoff ermittelt. Allerdings gibt es bisher noch keine nennenswerten Produktionsmengen. Der Markt für grüne Ameisensäure ist daher nahezu unerschlossen, sodass für ASKAT ein großes Absatzpotenzial besteht. 

Ausblick

Nach Abschluss der Förderung wird das Verfahren weiter kommerzialisiert, indem der technische Reifegrad durch die Entwicklung des Basic-Engineering für eine serientaugliche Industrieanlage weiter gesteigert wird. Dazu wird ein Screening und die Kontaktaufnahme zu Standortbetreibern grüner CO2-Quellen sowie zu potenziellen Investoren angestrebt.

Projektinformation

Kontakt:

Dr. Jörg Hofmann
Institut für Nichtklassische Chemie e.V.
Tel.: 03 41 / 2 35 26 71
E-Mail: hofmann@inc.uni-leipzig.de
Website: www.uni-leipzig.de