Rückschau

Krefeld, Nordrhein-Westfalen - 2017

Stromsparende Chlorproduktion: Innovative Elektrode reduziert Energieverbrauch

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Innovationsprojekt Klimaschutz

Bei Chlor denken die meisten Menschen an Schwimmbäder. Dabei leistet das Element deutlich mehr: Zwei von drei chemischen Produkten benötigen Chlor bei der Herstellung. Vielfältige Produkte wie Arzneimittel, Kunststoffe, Textilfasern und Farben werden dadurch erst möglich. Leider braucht die Chlorproduktion bislang sehr viel Energie und ist damit klimarelevant. Covestro (ehem. Bayer MaterialScience) hat gemeinsam mit Partnern ein Verfahren entwickelt, das den Energiebedarf im Vergleich zum Standardverfahren um bis zu 30 Prozent senkt.

Für die Herstellung von Chlor wird so viel Energie benötigt wie für kaum ein anderes chemisches Produkt: Drei Prozent des Gesamtstrombedarfs in Deutschland entstehen pro Jahr allein durch die Herstellung von rund 4,5 Mio. Tonnen Chlor. Covestro hat ein energiesparendes Verfahren zur Chlorproduktion entwickelt, das den Strombedarf der Bundesrepublik um ein Prozent senken würde – vorausgesetzt, es würde flächendeckend angewandt. Das entspricht dem jährlichen Strombedarf einer Großstadt wie Köln und rund zwei Mio. Tonnen eingesparter CO₂-Emissionen.

Neue Elektrode reduziert Spannung und Stromverbrauch

Kern des Verfahrens ist der Einsatz einer neuartigen Elektrode, der „Sauerstoffverzehrkathode“, kurz SVK. Chlor wird durch Elektrolyse von Kochsalz-Lösung hergestellt. Durch Anlegen einer Spannung an die Salzlösung entsteht an der einen Elektrode Chlorgas, an der anderen Wasserstoff. Beim neuen Verfahren wird die Wasserstoffbildung durch gezielte Sauerstoffzufuhr verhindert, damit die Spannung reduziert und 30 Prozent weniger Strom benötigt. „Die SVK-Technik bietet einen großen ökologischen und ökonomischen Nutzen, weil sie einen wichtigen Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz und damit zum Klimaschutz in Deutschland leisten kann“, erklärt Dr. Klaus Schäfer, Mitglied des Executive Committees von Covestro (ehem. Bayer MaterialScience) und Leiter des Bereichs Industrial Operations. Ein weiterer Vorteil des Verfahren: Die neue Elektrode enthält keine teuren Edelmetalle mehr, wie zum Beispiel Ruthenium. Zwar kommt Silber zum Einsatz, dieses kann aber recycelt werden – dank eines weiteren neu entwickelten Verfahrens.

Demonstrationsanlage spart bereits 10.000 Tonnen CO₂ ein

Das neue Verfahren wird im Chemiepark Krefeld-Uerdingen bereits erfolgreich von Bayer MaterialScience in einer Demonstrationsanlage eingesetzt: 20.000 Tonnen Chlor jährlich können hier mit Hilfe der Sauerstoffverzehrkathode hergestellt werden. Allein die Demo-Produktion spart schon rund 10.000 Tonnen CO₂ pro Jahr ein.
Das Prinzip der Methode ist eigentlich schon länger aus der Brennstoffzellentechnik bekannt. Allerdings ist die Übertragung der Technik auf die Chlorproduktion bislang an der Bereitstellung funktionsfähiger und langzeitstabiler Materialien gescheitert. 20 Jahre lang beschäftigte sich Covestro, damals noch als Bayer MateriaScience, mit der Entwicklung, dann kam der Durchbruch. Zusammen mit dem Entwicklungspartner ThyssenKrupp Electrolysis wird das Verfahren seit 2013 weltweit angeboten.
Nun wird das Anwendungsgebiet sogar noch erweitert: Weitere Einsatzmöglichkeiten ergeben sich z. B. bei stationären Energiespeichern oder der Trinkwasseraufbereitung.