veröffentlicht am 12.02.2021

Das Einsatzgebiet von grünem Wasserstoff ist vielseitig. Foto: Pixapay

In den vorangegangenen Artikeln (#11 Elektrolyse sowie #12 Pyrolyse, Fermentation) haben wir einen kurzen Einblick in einige Verfahren gewährt, mit denen grüner Wasserstoff produziert werden kann. In diesem Beitrag tauschen wir die Perspektive und betrachten die Abnahmeseite. Unser WIR!-Bündnis setzt zwar primär auf den Einsatz von grünem Wasserstoff im Bereich Mobilität, doch sein Einsatzgebiet ist deutlich vielseitiger, wie dieser Beitrag aufzeigt.

Brauen für die Umwelt

Der Einsatz von Bakterien bei der Dunkelfermentation hatten wir bereits vorgestellt, so auch die Zusammensetzung von Syn- und Biogas, allerdings in getrennten Verfahren. Das US-Unternehmen Lanzatech hat allerdings einen Weg gefunden, um Bakterien und Syngas zusammenzubringen, denn „Clostridium autoethanogenum“ ist in der Lage Kohlendioxid (CO) aus dem Syngas in Ethanol umzuwandeln. Bereits heute entstehen in einem Werk in China auf diese Weise jährlich bis zu 40.000 Tonnen Alkohol, der als „Abfallproduktion“ neben der Kernproduktion des Werkes durch die Umwandlung von CO2 entsteht. In Deutschland hat Evonik dieses Verfahren durch Hinzunahme eines weiteren Bakteriums verfeinert. Seit Ende des vergangenen Jahres testet Evonik dieses Verfahren im Werk Marl. Dort werden aus dem potenziellen CO2-Abgasen des Werkes wenige Kilogramm Ethanol pro Stunde gewonnen. Noch ist der Prozess nicht wirtschaftlich und hat mehr den Charakter eine Machbarkeitsstudie. Da Ethanol als Basis für synthetische Kraftstoffe und Biokunststoffe verwendet wird, kann sich dies in Zukunft jedoch rasch ändern. Ein nicht unwichtiger Kostenfaktor entsteht aus der Notwendigkeit des CO-Shifts, da die Bakterien streng genommen nur CO-Moleküle umwandeln. Allerdings entdeckten ForscherInnen bereits eine Lösung in Form des „Acetobacterium Woodii“, welches diese Zwischenbehandlung obsolet macht und die Umwandlung von CO2-Molekülen ermöglicht.

Wasserstoff aus der Tube

Eine andere Richtung schlägt die Erfindung des Fraunhofer Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) in Dresden ein. Im Februar stellte das IFAM eine Wasserstoffpaste vor, die als Kraftstoff, Speicher- und Transportmöglichkeit dienen soll. Hierbei handelt es sich konkret um eine Paste aus Magnesium und Wasserstoff, die in Kartuschen abgefüllt werden kann. Kommt sie mit flüssigem Wasser in Kontakt, so wird der gebundene Wasserstoff als Gas freigesetzt und bspw. in einer Brennstoffzelle in Strom umgewandelt. Somit wird beim Tankvorgang nur eine Kartusche ausgetauscht und Wasser nachgefüllt – eine Speicherung und Druckbetankung bei 700 Bar würde so entfällt. Die Reichweite einer Kartusche soll laut IFAM der eines Benziners ähneln, was Wasserstoff als alternativen Kraftstoff weiter hervorhebt. Hieraus erwächst nicht nur für E-Scooter und Co. eine hochinteressante Alternative, die Ende 2021 in Produktion gehen soll.

Von Schmutzwasser zu sauberer Energie

In unserem Beitrag zur Eletrolyse (#11 Elektrolyse) haben wir verdeutlicht, dass besonders reines Wasser für die Aufspaltung in Wasser- und Sauerstoff benötigt wird – eine Voraussetzung, die unsere „Abwässer“ nicht ohne Weiteres erfüllen. Das Unternehmen Graforce in Berlin hat ein Verfahren entwickelt, das bei der Reinigung von Schmutzwasser – bspw. in Klärwerken – Wasserstoff und andere Elemente aus dem Abwasser lösen kann. Durch die Plasmalyse (hochfrequentes Plasmafeld trifft auf eine Flüssigkeit) werden die einzelnen Verbindungen im Schmutzwasser getrennt, sodass die einzelnen chemischen Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff isoliert werden. Im Anschluss verbinden sie sich neu zu gasförmigen CO2-, CH4-, N- und eben H2-Molekülen, während das gereinigte Wasser in flüssigem Zustand zurückbleibt. Wird das Spannungsfeld durch erneuerbare Energien erzeugt, so ist der isolierte Wasserstoff grün – ein wichtiger Aspekt, denn nur dieser Wasserstoff versetzt uns langfristig in die Lage die gesteckten Klimaziele zu erreichen. Über einen kleinformatigen Testbetrieb hinaus, scheint bei diesem Verfahren noch Forschungsbedarf zu bestehen.

Nicht nur ein Weg führt zum Ziel

Diese Projekte zeigen, wie unterschiedlich die Anwendung und Gewinnung von Wasserstoff sein kann. Es bleibt abzuwarten, welche Entwicklungen die genannten Verfahren durchleben werden – und welche spannende Idee noch auf uns zukommt. Der Kreativität sind keine Grenzen gesetzt!