C1 Green Chemicals will mit neuartiger Methanol-Katalyse die Chemieindustrie dekarbonisieren

Verfahren der C1 Green Chemicals AG zur Herstellung von Methanol soll effizienter und besonders gut skalierbar sein.

Das Berliner Cleantech-Unternehmen C1 Green Chemicals AG will die Chemieindustrie in Deutschland nachhaltiger und unabhängiger von Kohle, Gas und Öl machen. Doch die Entwicklung neuer Verfahren etwa zur Herstellung von grünem Methanol ist mit den klassischen, experimentellen Methoden der Chemie aufwändig und langwierig. Daher setzt das Team um den Chemiker Dr. Marek Checinski auf Hochleistungs-Computersimulationen.

Ein Weg, der auch den ehemaligen BASF-Vorstandschef Dr. Jürgen Hambrecht dazu gebracht hat, sich bei dem Unternehmen zu engagieren. „Der Weg über die Simulationen ist ein großer Vorteil. Die Quantenchemie schlägt hier ein neues Kapitel auf und wird mit zunehmender Rechenleistung immer wichtiger.“ Sie ermögliche es, so Hambrecht, der im Aufsichtsrat der C1 Green Chemicals AG sitzt, chemische Prozesse zu entwickeln, die noch vor wenigen Jahren undenkbar gewesen wären.

Erstes Verfahren: Methanol-Katalyse

Das erste Verfahren, das C1 Green Chemicals entwickelt hat, ist eine Methode, um Methanol wesentlich effizienter und nachhaltiger herzustellen. Dazu muss man wissen: Mit 100 Millionen Tonnen Jahresverbrauch ist der Alkohol Methanol eine der wichtigsten Basischemikalien überhaupt – und hat zentrale Vorteile etwa gegenüber Wasserstoff. Daher kann es durchaus der entscheidende Energieträger für die ökologische Transformation sein.

Mit der C1-Technologie kann nicht-fossiles Methanol aus überschüssiger Biomasse, Kunststoffabfällen oder Kohlendioxid und Wasserstoff hergestellt werden. Das Herzstück dabei ist ein besonders wirksamer Katalysator, die die chemischen Reaktionen effizienter macht.

Konkret geht es darum, die bislang weithin genutzte heterogene Methanol-Katalyse durch die neue, homogene Katalyse zu ersetzen. Beim bisherigen Verfahren entstehen unerwünschte Nebenprodukte, die aufwändig aus dem Rohprodukt wieder abgetrennt werden müssen. Bei der homogenen Katalyse der C1 Green Chemicals findet die hoch selektive Reaktion in einem Flüssigreaktor statt – und zwar in der homogenen Phase. Bedeutet im Ergebnis: Der Reaktionsdruck und die -temperatur können halbiert werden.

Und: Unter den genannten Bedingungen kann das Synthesegas beinahe vollständig in Methanol gewandelt werden. Zum Vergleich: Der bisherige Prozess schafft nur zehnt Prozent pro Durchgang und führt das übrig bleibende Synthesegas wieder zurück in den Reaktor.

Einen weiteren Vorteil der im Computer simulierten Methode versprechen sich die Unternehmer von der Skalierbarkeit ihres C1-Reaktors: Bisherige Anlagen zur Methanolherstellung müssen sehr groß sein, um wirtschaftlich zu sein. Aufgrund der besseren effizient ist die Technologie des Berliner Cleantech-Unternehmens skalierbar. So wird eine dezentrale Herstellung von grünem Methanol möglich – etwa in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von Kohlendioxid und Wasserstoff oder entsprechender Abfallstoffe.

Pilotanlage in Leuna

Christian Vollmann, CEO der C1 Green Chemicals AG, will mit seinem Team an dem Ort in 2023 die Pilotanlage in Betrieb nehmen, an dem BASF einst die erste kommerzielle Methanolanlage in Betrieb nahm. Die Anlage entstand 1923 mit Zinkchromit als Katalysator im ostdeutschen Chemiestandort Leuna. „Seit zwei Jahrzehnte danach der Kupfer-Zink-Aluminium-Katalysator patentiert wurde, hat sich nichts Maßgebliches mehr an der Technologie verändert“, sagt Marek Checinski. Nach seinen Angaben ist die heterogene Methan-Katalyse „ausoptimiert“.

Doch die Pläne der C1 Green Chemicals AG gehen noch deutlich weiter als sich nur auf Methanol zu beziehen. Denkbar ist es, auf Basis der entwickelten Technologieplattform, die kohlenstoffbasierte Chemieproduktion zu dekarbonisieren. Alleine das würde mehrere Gigatonnen CO₂ einsparen. Logisch, wenn man sich vergegenwertigt, welche große Anzahl an Produkten betroffen sind: Kunst- und Dämmstoffe etwa genauso wie Klebstoffe, Farben, Lacke und Kosmetik. Die Kohlenstoff-Quelle für all diese Produkte könnte Methanol werden.

Die Dekarbonisierung der chemischen Industrie ist für Deutschland eine der größten Herausforderungen im Rahmen der ökologischen Transformation. Werden die Technologien zur Herstellung der wichtigen Basischemikalien wie Ammoniak und Methanol elektrifiziert, braucht allein dieser energieintensive Industriezweig künftig mehr als 600 Terawattstunden elektrische Energie. Dieser Bedarf entspricht in etwa dem gesamten Strombedarf, den Deutschland heute hat.

Hat C1 Green Chemicals die Lösung für die Schifffahrt?

Neben dem Einsatz von Methanol in der Chemieindustrie verfolgt C1 Green Chemicals eine weitere Idee: Mit Jom Hagemann Snabe verfügt das Unternehmen über einen Unterstützer, der einst als Vorstandsvorsitzender der weltgrößten Reederei Maersk tätig war. Und genau diese Reederei ist die Erste, die durch den Kauf von 12 mit Methanol betriebenen Containerschiffen den Trend in der Branche gesetzt hat: Grünes Methanol als Kraftstoff könnte den Kohlenstoffkreislauf schließen.

Auch die auf absehbare Zeit auf Verbrennungsmotoren angewiesene Schifffahrt könnten dadurch in weiten Teilen CO2-neutral werden. Während in China und Indien bereits heute signifikante Mengen an fossilem Methanol als Treibstoff für Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, sucht die Schifffahrt händeringend nach Treibstoffen, die in ausreichendem Maße verfügbar sind, die perspektivisch aber auch CO₂-Neutralität ermöglichen. „Wenn hier in Zukunft grünes Methanol genutzt würde, könnte dies einen wichtigen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel leisten“, ist Vollmann überzeugt. Entsprechende positive Signale und Interesse gibt es bereits aus der Containerschifffahrt.

Plan A Ventures: Erster Investor

Gegründet wurde C1 Green Chemicals Anfang 2022 – wenig später stieg mit der Risikokapitalgesellschaft Planet A Ventures ein Frühphasen-Finanzierer bei den Berlinern ein. Planet A unterstützt Innovationen in vier Schlüsselbereichen: Klima Klimaschutz, Abfallvermeidung, Ressourcenschonung und Schutz der biologischen Vielfalt und stützt sich bei der Auswahl seiner Investments auf ein eigenes wissenschaftliches Team.

Dieses Team hat auch eine Lebenszyklus-Betrachtung der Methanol-Katalyse der C1 Green Chemicals durchgeführt, die hier eingesehen werden kann.

Einschätzung von Martin Jendrischik, Cleanthinking.de

Das Vorhaben der C1 Green Chemicals AG kann ein entscheidender Schritt für die Dekarbonisierung der Chemieindustrie oder der Schifffahrt werden. Das Wasserstoff-Derivat Methanol gewinnt ähnlich wie das weitere Wasserstoff-Derivat Ammoniak kontinuierlich an Bedeutung – alleine wegen der überlegenen Transportfähigkeit im Vergleich zu reinem Wasserstoff.

Wie innovativ oder gar disruptiv die Methanol-Katalyse des Cleantech-Unternehmens dann letztlich sein wird, muss die Zukunft zeigen. Noch sind die Versprechungen von mehr Effizienz, niedrigeren Kosten und hoher Skalierbarkeit lediglich die Aussagen des Unternehmens. Angesichts der Fülle der Experten, die sich in dem von Chemie-Spezialisten getriebenen Unternehmen zusammengetan haben, weckt Hoffnung, dass die C1 Green Chemicals AG bedeutend zur ökologischen Transformation beitragen wird.