Rohstoffe aus Erdgas: neue „Chemiefabrik“ für Exzellenzcluster „UniCat“

07.12.2009: Am Montag, dem 7. Dezember wird die Miniplant des Berliner Exzellenzclusters „Unifying Concepts in Catalysis“ (UniCat) feierlich eingeweiht. Nach nur 1,5 Jahren Bauzeit ist die Funktionsprüfung abgeschlossen und der reguläre Forschungsbetrieb kann beginnen. Eine Miniplant besitzt bereits alle Komponenten einer kompletten Chemiefabrik - nur in kleineren Dimensionen. Mit dieser Versuchsanlage wird die Brücke geschlagen zwischen Experimenten im Labor und der Produktion in der chemischen Industrie.

Die Miniplant selbst ist vier Stockwerke und damit zirka 10 Meter hoch. Für den Bau wurden 1.000 Meter Rohre und 5 Kilometer Kabel verlegt. 150 Sensoren messen die verschiedenen Reaktionsparameter. 15 Pumpen und Kompressoren sorgen dafür, dass Flüssigkeiten und Gase dorthin gelangen, wo sie gebraucht werden. Im Reaktor werden Temperaturen von bis zu 850 °C erreicht. Im Aufarbeitungsteil sind Drucke bis 30 bar erforderlich.

Das eigentliche Ziel der Forscher ist es, aus Methan, einem lästigen Treibhausgas, das kostbare Ethylen herzustellen. Methan selbst ist Hauptbestandteil von Erdgas und wird oftmals bei der Rohölförderung „abgefackelt“, weil es vor Ort nicht sinnvoll genutzt werden kann. Wenn es gelingt, Methan chemisch in wertvollere oder flüssige Stoffe umzuwandeln, gewinnt die Menschheit einen erheblichen Zeitpuffer für den Übergang zu erneuerbaren Energiequellen.

Um aus Methan wertvolle Basischemikalien herstellen zu können, muss es „aktiviert“ werden. Dieser Schritt ist schwierig; vor allem weil die Gefahr besteht, dass das Methangas bereits bei der Aktivierung vollständig verbrennt. Mit geeigneten Katalysatoren und neuartigen Reaktorgeometrien lassen sich allerdings die Ausbeuten an Ethylen deutlich erhöhen.

Die Miniplant befindet sich im ehemaligen Kraftwerksgebäude der Technischen Hochschule auf dem Charlottenburger Campus. Ein Teil der Halle wurde eigens für die neue Anlage umgebaut. Denn die Verwendung von explosionsfähigen Sauerstoff-Erdgas-Mischungen erfordert strenge Sicherheitsvorschriften. Eine Heißfackel - eine Art Notschornstein - dient dazu, eventuell nicht umgesetzte Reste von Methangas gefahrlos zu vernichten.

Mehrere Firmen haben mit Sachspenden den Bau der Versuchsanlage erheblich unterstützt: Siemens AG, Enderess+Hauser, Schmidt + Haensch, Dosch, Thyssen Krupp Uhde.

„Unifying Concepts in Catalysis“ (UniCat) ist der einzige naturwissenschaftliche Exzellenzcluster in Berlin und Brandenburg und wird über die Exzellenzinitiative von Bund und Ländern gefördert. Die Sprecherschaft liegt bei der TU Berlin.