Verflüssigte Kohle

Eindhoven (Niederlande)/Peking (China) - Mit steigendem Ölpreis rückt die Verflüssigung von Kohle wieder in den Fokus der Petroindustrie. Wegen ihrer großen Kohlevorkommen setzen vor allem Südafrika und China auf diese Treibstoffgewinnung mit dem etablierten Fischer-Tropsch-Verfahren. Doch bei diesem Prozess werden große Mengen an Kohlendioxid freigesetzt, sogar noch vor der Verbrennung der gewonnenen Treibstoffe. Nun fanden niederländische und chinesische Wissenschaftler einen neuen Katalysator, um diese Treibhausgasemission in Zukunft deutlich senken zu können. In der Fachzeitschrift „Science Advances“ erläutern sie ihr optimiertes Verfahren, das die Kohleverflüssigung zwar nicht klimafreundlich, aber zumindest etwas weniger schädlich machen könnte.

Mehrere Prozessschritte sind nötig, um von der festen Kohle zu einem flüssigen Treibstoff zu gelangen. Zuerst wird die Kohle mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen in gasförmiges Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgewandelt. Dieses auch Synthesegas genannte Gasgemisch lässt sich mit eisenhaltigen Katalysatoren zu komplexeren Kohlenwasserstoffen und schließlich zu synthetischem Benzin oder Diesel umwandeln. Bei diesem Fischer-Tropsch-Verfahren entsteht als unerwünschtes Nebenprodukt allerdings auch Kohlendioxid. Doch dank des neuen Katalysators, entwickelt von Emiel J. M. Hensen von der Technischen Universität in Eindhoven und seinen Kollegen, ließ sich der Kohlendioxidanteil von derzeit etwa 30 auf gerade noch fünf Prozent reduzieren.

Bei dem neuen, weitaus effizienteren Katalysator handelte es sich um ein spezielles Eisenkarbid. Dieses entstand bei der genau kontrollierten Aufnahme von Kohlenstoff in Eisen bei hohen Temperaturen. Vorgänge dieser Art finden sonst bei der Stahlproduktion Anwendung. In zahlreichen Testläufen zeigten Hensen und Kollegen, dass dieses Eisenkarbid sowohl ausgesprochen stabil war und bei etwa 235 Grad Celsius das Synthesegasgemisch zu längerkettigen Kohlenwasserstoffen umwandeln konnte. „Dabei entstanden nur noch fünf Prozent Kohlendioxid als Nebenprodukt“, berichten die Forscher. „Das ist sehr viel weniger als bisher erreicht wurde.“

Werden diese synthetischen Kohlenwasserstoffe danach verbrannt, wird allerdings wie bei Benzin und Diesel aus Erdöl Kohlendioxid freigesetzt. Doch das Synthesegasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff muss heute nicht zwangsläufig aus Kohle gewonnen werden. Auch Biomasse wie etwa Stroh eignet sich für die Gewinnung von Synthesegas. Dank des neues Eisenkarbid-Katalysators ließe sich nun die Bildung von Kohlendioxid beim Fischer-Tropsch-Verfahren signifikant verringern. Gelingt parallel noch die Abscheidung und Speicherung des restlichen Kohlendioxids, könnten deutlich weniger klimaschädliche flüssige Treibstoffe aus Biomasse gewonnen werden.