Algenpilotanlage: Intelligente Form der CO2-Nutzung

  • Dr. Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender von RWE PowerDr. Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender von RWE Power

Intelligente Form der CO2-Nutzung. Auch für die Chemie kann CO2 als Rohstoff interessant sein. Neben der Reduzierung der CO2-Emissionen aus Kraftwerken erforscht RWE derzeit mit zwei Forschungseinrichtungen, inwiefern sich CO2 durch Mikroalgen binden lässt, um die Verstromung von Kohle klimafreundlicher zu gestalten. CHEManager sprach mit Dr. Johannes Lambertz, Vorstandsvorsitzender von RWE Power, über die kürzlich eröffnete Algenpilotanlage in Niederaußem, unweit der Braunkohleabbaugebiete im linksrheinischen Nordrhein-Westfalen. Das Gespräch führte Dr. Michael Klinge.

CHEManager: Herr Dr. Lambertz, Sie haben vor kurzem mit Ministerpräsident Rüttgers die Algenpilotanlage in Niederaußem eröffnet. Welchen Zweck verfolgt RWE mit dieser Anlage?

Johannes Lambertz: Wir wollen in Sachen Klimaschutz vorweg gehen. Das bedeutet für uns, neue Wege zu finden, die CO2-Emissionen unserer Kraftwerke weiter zu reduzieren. Eine zentrale Fragestellung hierbei lautet: Wie kann das bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehende CO2 nutzbringend und klimaschonend verwendet werden?
Mit der Pilot-Algenanlage erproben wir eine weitere Möglichkeit zur CO2-Nutzung. Ziel ist es, das CO2 aus den Rauchgasen von Braunkohlenkraftwerken durch Mikroalgen einzubinden. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Algen das Kohlendioxid schneller als Landpflanzen in Biomasse umwandeln. Dieses Projekt fügt sich ideal in unsere Anstrengungen, die Verstromung der Kohle klimafreundlicher und zukunftsfest zu machen. Hierfür stehen auch die weiteren Projekte unseres Innovationszentrums Kohle in Niederaußem.

Sind in der Pilotanlage auch andere CO2-haltige Gase – etwa aus industrieller Produktion – zu verwenden?

Johannes Lambertz: Das Algenwachstum beruht wie bei jeder Pflanze auf der Photosynthese und benötigt dafür CO2. Aus welcher Quelle dieses CO2 stammt, ist für die Algen nicht entscheidend. Um jedoch eine möglichst hohe Zuwachsrate bei den Algen zu erzielen, sind CO2-Quellen mit deutlich höheren CO2-Konzentrationen als die der Luft vorteilhaft.

Daher eignen sich Rauchgase besonders gut. Reines CO2 ist nicht notwendig.
Ganz im Gegenteil: Versuche zeigen, dass die Algen mit den Bestandteilen von Abgasen ohne Probleme zurecht kommen. Die Pilotanlage, die wir neben unserem Kraftwerk in Niederaußem errichtet haben, wurde von der technischen Konzeption her und durch die Auswahl einer bestimmten Algenart auf den Einsatz von Kraftwerksrauchgas zugeschnitten. Zahlreiche Ergebnisse, die wir mit unserer Pilotanlage erzielen, können auch für andere Anwendungsfälle und Einsatzorte gewinnbringend genutzt werden. Insofern sehe ich große Potentiale, diese Technik auf andere Industrien zu übertragen.

Wann rechnen Sie mit industriell verwertbaren Ergebnissen der Pilotanlage?

Johannes Lambertz: Die Algenpilotanlage ist ein wichtiger Schritt von der Forschung hin zur industriellen Reife. Mit unserer Anlage schaffen wir die Voraussetzungen, die energetischen, ökologischen und langfristig ökonomischen Fragestellungen, die beim Einsatz dieser Technologie bestehen, zu klären. Wichtig ist dabei, nicht nur den Anbau von Algen unter Einsatz von Kraftwerksrauchgasen gezielt zu untersuchen, sondern auch die Verwendung der produzierten Biomasse. Daher betrachtet RWE verschiedene Ansätze zur Konversion der Algenbiomasse zum Beispiel in Treibstoffe, Chemikalien oder Biogas. Diese Umwandlungsschritte werden dann in Energie- und CO2-Bilanzen der gesamten Wertschöpfungskette mit einbezogen. Sie sehen, es gibt noch zahlreiche Fragen, die es zunächst zu beantworten gilt. Diese werden nun in unserem Algenprojekt aufgegriffen. Wir wollen das Projekt auf die Dauer von drei Jahren ausdehnen. Erste nutzbringende Ergebnisse werden wir bereits während dieser Zeit erzielen. Da bin ich sehr zuversichtlich.

RWE denkt auch an den Einsatz von CO2 als Kohlenstoffträger in der chemischen Industrie nach. Welche Aktivitäten unternimmt das Unternehmen in diese Richtung?

Johannes Lambertz: Kohlendioxid ist eine stabile und sehr reaktionsträge Chemikalie. In der Chemie- und Verfahrenstechnik wird CO2 jedoch trotz, teilweise aber auch wegen seiner Reaktionsträgheit als Rohstoff und Arbeitsmedium eingesetzt. Aus einem unbeliebten Reststoff kann auf diese Weise ein Wertstoff werden, der nahezu unerschöpflich und kostengünstig zur Verfügung steht. Die chemische Industrie sieht darin eine besondere Chance. Mit Hochdruck wird derzeit beispielsweise an katalytischen Verfahren zur Nutzung von CO2 bei der Herstellung verschiedener Produkte gearbeitet. CO2 kann auf diesem Wege andere problematische und gefährliche Kohlenstoffquellen wie Phosgen ersetzen. Um diese wertschöpfende Nutzung weiter voranzutreiben, muss jedoch noch viel Pionierarbeit geleistet werden. RWE arbeitet zusammen mit der chemischen Industrie und mit Forschungseinrichtungen, um viel versprechende Potentiale ausfindig zu machen und gezielt die anstehenden Aufgaben anzugehen.

RWE setzt bei der Reduzierung des CO2-Ausstoßes sowohl auf Effizienzsteigerungen als auch auf die Weiterverwertung von CO2. Welche Effekte können mit diesen beiden Maßnahmen in etwa erreicht werden?

Johannes Lambertz: Der Ersatz älterer Kohlekraftwerke durch moderne hoch effiziente Anlagen führt zu Wirkungsgradsteigerungen von bis zu 30 %. Das bedeutet, dass etwa ein Drittel weniger CO2 emittiert wird. Eine Steigerung des weltweiten durchschnittlichen Wirkungsgrades von Kraftwerken um nur 2 %-Punkte entspricht den gesamten deutschen CO2-Emissionen. RWE steht mit seinen Maßnahmen zur Effizienzsteigerung an der Weltspitze. Durch Kombination des weltweit effizientesten Braunkohlenkraftwerks mit der von RWE entwickelten Braunkohlentrocknung und der 700°C-Technik sind in absehbarer Zeit Wirkungsgrade bei der Kohleverstromung von über 50 % erreichbar. Die Nutzung und Umwandlung von CO2 ist ein zusätzlicher Baustein zur Minderung von CO2- Emissionen. Wir müssen jedoch berücksichtigen, dass dieses Nutzungspotential nur wenige Prozentpunkte der gesamten CO2-Emissionen ausmacht. Das größte Potential zur Reduzierung von Kohlendioxid bietet letztlich die Abtrennung und Speicherung von CO2 in geeigneten geologischen Formationen. Mit dem so genannten Carbon Capture Storage sind wir hier auf einem guten Weg.

Algen-Produktionsanlage in Betrieb genommen

Eine Algenproduktionsanlage zur Aufnahme von Kohlendioxid durch Mikroalgen ist im RWE-Kraftwerk Bergheim-Niederaußem vom nordrhein-westfälischen Ministerpräsidenten Dr. Jürgen Rüttgers und dem RWE-Vorstand in Betrieb genommen worden. Die Pilotanlage, die optimale Wachstumsbedingungen für Algen schafft, wurde in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und der Jacobs University Bremen entwickelt.

Die Meeresalgen in der rund 600 Quadratmeter großen Versuchsanlage werden mit dem im Rauchgas enthaltenen Kohlendioxid (CO2) aus dem Kraftwerk „gefüttert“. Mit einer im Vergleich zu Landpflanzen sieben- bis zehnfach höheren Wachstumsrate nehmen Mikroalgen dazu viel mehr CO2 auf. Für die daraus resultierende Algenabfallmasse sollen Verwertungsmöglichkeiten, zum Beispiel als Biosprit oder in Biogasanlagen, erforscht werden.

Von großer Bedeutung für das Algenwachstum sind neben CO2 die Faktoren Licht, Temperatur und Nährstoffangebot. Mit einer transparenten Glaseindeckung bei gleichzeitiger Wärmedämmung konnten die Jülicher Forscher die Lichtmenge in der Pilotanlage erhöhen und die Lichtqualität durch den Einsatz von UV-durchlässigen Materialien verbessern. Zudem steigt durch die besondere Glashülle der diffuse Lichtanteil an, der die Algenlösung gleichmäßig durchdringen kann.

Auch eine ausgeklügelte Regelungsstrategie zum CO2- und Nährstoffangebot steuerten die Jülicher Wissenschaftler bei. Nichtinvasiv, d.h. ohne Eingriffe, wird das Algenwachstum über Sensoren automatisch überwacht und gegebenenfalls optimiert.

„Es ist wichtig, nicht nur an CO2-Reduzierung und -Speicherung in geologischen Formationen zu denken, sondern auch Optionen für intelligente Nutzungsmöglichkeiten zu suchen. Genau das tun wir mit unserem Mikroalgenprojekt“, sagte Dr. Jürgen Großmann, Vorstands-vorsitzender der RWE AG.

www.rwe.com

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