Goldener Wasserstoff aus Biogas

22.05.2025

Quelle: E & M powernews

Ein weiterentwickeltes Verfahren soll CO2-negativen Wasserstoff aus Biogas erzeugen und dabei nutzbaren Kohlenstoff als Nebenprodukt liefern. Daran arbeiten Forscher an der TH Köln.

Ein Forschungsteam unter Leitung der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) will Wasserstoff künftig so erzeugen, dass dabei CO2 dauerhaft gebunden bleibt. Das Projekt „H2MikroPlas“ setzt auf Plasma-Cracking von Biomethan, um Wasserstoff und festen Kohlenstoff – sogenanntes Carbon Black – gleichzeitig zu erzeugen. Letzterer ist ein wichtiger Rohstoff für Kunststoffe und in der Batterietechnik. Die Projektbeteiligten wollen hierzu ein bestehendes Laborverfahren weiterentwickeln und es auf den industriellen Einsatz vorbereiten.

Bei dem Verfahren trennen die Forschenden Wasserstoff und Kohlenstoff, indem sie Biogas durch ein Mikrowellenplasma leiten. „Wir erzeugen dabei zwei verwertbare Rohstoffe – das unterscheidet unser Verfahren von anderen Technologien zur Wasserstoffproduktion“, betont Projektleiter Prof. Peter Stenzel vom Cologne Institute for Renewable Energy der TH Köln. Im Labor nutzen die Forschenden bisher Erdgas. Nun wollen sie das Verfahren um Biomethan, das Biogasanlagen und Mülldeponien liefern, erweitern.

Aufwändigere Prozessführung notwendig

Die Herausforderung: Verglichen zu Erdgas bringt Biogas zusätzliche Verunreinigungen mit sich – darunter Stickstoff, Wasserdampf und organische Begleitstoffe. Aus diesem Grund arbeiten die Forschenden an einer vorgeschalteten Gasaufbereitung und robusten Prozessführung. „Wir müssen sicherstellen, dass unsere Anlage auch mit den schwankenden Zusammensetzungen aus Deponiegas funktioniert“, erklärt der wissenschaftliche Mitarbeiter Dr. Patrick Beuel. Der Bergische Abfallwirtschaftsverband und das kommunale Entsorgungsunternehmen „AVEA GmbH & Co. KG“ stellen der TH Köln das Biogas aus Bioabfall zur Verfügung.

Der Industriepartner „iplas GmbH“ baut den bestehenden Mikrowellenreaktor so um, dass er kontinuierlich mit aufbereitetem Biogas arbeiten kann. Zum Vorgang: Das transparente Gas strömt durch das Plasma, das die Wasserstoffmoleküle (H2) vom Kohlenstoff (C) trennt. Der Kohlenstoff rieselt anschließend als schwarzes Pulver – in Form feiner, reaktiver Nanopartikel – aus dem Reaktor. Im industriellen Maßstab rechnet das Projektteam mit mehreren hundert Kilogramm Carbon Black pro Tag.

Anlagentechnik ermöglicht mobilen Einsatz

Der dritte Partner, die auf Anlagen- und Prozesstechnik spezialisierte „ayxesis GmbH“, soll zudem ein automatisiertes System entwickeln, das die Partikel abscheidet, luftdicht verpackt und für die industrielle Weiterverwertung vorbereitet. Je nach Qualität könnten Unternehmen das Material als Füllstoff für leitfähige Kunststoffe, Batterien oder Brennstoffzellen einsetzen, so die TH Köln. Auch eine Nutzung als Bodenverbesserer ist möglich.

Ein weiterer Partner ist der Maschinen- und Anlagenbauer Brockhaus Lennetal. Dieser soll, wie es weiter aus Köln heißt, die Gesamtanlage als Containerlösung konzipieren. Damit lasse sich die Technik direkt bei Biogasanlagen oder Deponien aufstellen, ganz ohne Hallenbau. Die TH Köln ist Projektkoordinatorin und prüft die Qualität der erzeugten Produkte und begleitet die Entwicklung und Bauphase. Sie bewertet die CO2-Bilanz und Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.

Projekt schlägt neue Wasserstoff-Kategorie vor

Im etablierten Farbschema für Wasserstoff steht die Farbe Grau für die fossile Erzeugung des Wasserstoffs, Grün für die Elektrolyse von Wasser mit Strom aus erneuerbaren Quellen und Türkis für die Erzeugung durch die Methanpyrolyse. Erzeugung aus Pyrolyse. Stenzel sieht in der Plasma-Cracking-Technologie eine vierte Option: „Da wir mit Biomethan arbeiten und dabei CO2 in fester Form binden, erzeugen wir Wasserstoff mit negativer CO2-Bilanz. Wir sprechen deshalb von goldenem Wasserstoff.“

Das Projekt „H2MikroPlas – CO2-negativer Wasserstoff aus regenerativen Gasen mittels Mikrowellen-Plasma-Cracking“ läuft bis März 2028. Die Europäische Union und das Land Nordrhein-Westfalen fördern es über das EFRE/JTF-Programm NRW (Innovationswettbewerb Energie.IN.NRW) mit rund 3,2 Millionen Euro.

Autorin: Davina Spohn