Katalysator ermöglicht Produktion aus land- und forstwirtschaftlichen Produkten
Erdgas kann als Brennstoff für die Stromerzeugung, zum Heizen und für den Transport verwendet werden, auch als Rohstoff für die Herstellung von Wasserstoff und Ammoniak. Gegenwärtig sind biogene und thermogene Verfahren weithin akzeptierte Methoden zur Erdgasgewinnung. Dabei ist jedoch ein hoher CO2-Gehalt in den Gaserzeugnissen unvermeidlich, der die Anforderungen an die Zusammensetzung von Pipeline-Erdgas nicht erfüllen kann. Eine Forschergruppe unter Leitung von Prof. LU Fang vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) schlug einen effizienten katalytischen Ansatz vor, um mit geringem CO2-Ausstoß feste Biomasse direkt in Erdgas zu verwandeln.
Stroh – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Die Forscher stellten einen robusten Katalysator mit Ni2Al3-Legierungsphase her, der eine nahezu vollständige Umwandlung verschiedener land- und forstwirtschaftlicher Produkte in Erdgas ermöglicht. Bei dem Umwandlungsprozess erreichte die Gesamtkohlenstoffausbeute der Gasprodukte nach mehreren Stunden bis zu 93 %, und der Katalysator zeigte eine starke Verarbeitungsfähigkeit für die Produktion von Erdgas über 30 Zyklen hinweg.
„Die Ökobilanz ergab, dass der Verbrauch an fossiler Primärenergie und die Treibhausgasemissionen bei diesem Verfahren im Vergleich zu fossilem Erdgas um 26 % bzw. 34 % gesenkt werden können“, so Prof. LU. Darüber hinaus kann Bio-Erdgas, das aus der Kombination von Wasserstoff und lignozellulosehaltiger Biomasse gewonnen wird, über die bestehenden Transportpipelines in der Industrie, im Transportwesen und in Kraftwerken eingesetzt werden.
Diese Untersuchung bietet eine neue Anleitung für die katalytische Umwandlung von Rohbiomasse. Sie wurde von der Natural Science Foundation of China, dem National Key R&D Program of China, dem Strategic Priority Research Program of CAS und dem DICP Grant unterstützt. (Text von SI Xiaoqin). Sie wurde am 11.01.2022 in Nature Communications veröffentlicht.
Abstract aus Nature Communications
Erdgas ist eine der wichtigsten grundlegenden Energiequellen der Erde. Obwohl biologische Prozesse als vielversprechende Verwertungswege für die Umwandlung von Biomasse in nachhaltiges Methan erscheinen, stellt die Widerspenstigkeit von lignozellulosehaltiger Biomasse die größte Einschränkung für die Produktion von Mischgas dar, um die Erdgaszusammensetzung für den Pipelinetransport zu erfüllen. Hier entwickeln wir einen katalytischen Ansatz zur direkten Umwandlung fester Biomasse in Bio-Erdgas, der für die derzeitige Infrastruktur geeignet ist. Ein Katalysator mit Ni2Al3-Legierungsphase ermöglicht eine nahezu vollständige Umwandlung verschiedener land- und forstwirtschaftlicher Rückstände. Die Gesamtkohlenstoffausbeute der Gasprodukte erreicht nach mehreren Stunden bei relativ niedriger Temperatur (300 Grad Celsius) bis zu 93 %. Und der Katalysator zeigt eine starke Verarbeitungsfähigkeit für die Produktion von Erdgas in dreißig Zyklen. Eine vorläufige Ökobilanz schätzt den Kohlenstoff-Fußabdruck als gering ein, vor allem für den niedrigen Wasserstoffdruck und den nicht-fossilen Wasserstoff, und die technisch-wirtschaftliche Analyse sagt voraus, dass dieses Verfahren ein wirtschaftlich wettbewerbsfähiger Produktionsprozess ist.
->Quellen:
- english.dicp.cas.cn/t20220112_296028
- Xiaoqin Si, Rui Lu, Zhitong Zhao, Xiaofeng Yang, Feng Wang, Huifang Jiang, Xiaolin Luo, Aiqin Wang, Zhaochi Feng, Jie Xu & Fang Lu: Catalytic production of low-carbon footprint sustainable natural gas, in: Nature Communications volume 13, Article number: 258 (11.01.2022) – Open Access