变废为宝:萨克森–安哈特州决定资助洛伊纳的弗劳恩霍夫研究所试验工厂CARBONTRANS

化学工业可持续的原料基础,德国中部褐煤的前景

哈勒(萨勒河)弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所IMWS意欲通过试验工厂CARBONTRANS为低排放碳循环经济作出重要贡献。该设施不是焚烧碳载体,而是将其作为材料利用。在规划阶段后,将从2021年开始建立一个平台,为此计划投资多达3千万欧元。根据州经济、科学与数字化部的提案,州政府决定在2024年以前,为在洛伊纳(萨勒县)建设新型试验工厂CARBONTRANS投入1500万欧元的资金。州政府希望,能从联邦资金中提供另外1500万欧元。

主要由氢和一氧化碳组成的合成气是化学工业的一种重要原料。目前,这些合成气多是利用原油生产。而在洛伊纳的试验工厂中,则将使用其他碳载体,比如塑料垃圾等含碳的废弃物或者生物质利用后的残余物。这些材料将不再像如今一样被焚烧掉,而是与碳一同转化为气体——如此便从垃圾中生成化学工业的宝贵原料。

转化技术的核心是一个反应器,原料在其中与氧和水蒸气一起在1000 °C及以上的高温下进行热处理。通过添加氢,可在进一步净化分离后提取出一种合成气,而这种合成气几乎可完全转化为合成产品。通过目前同样建在洛伊纳的电解平台可实现氢和氧的供应:在那里利用可再生能源发出的电力进行电解,产生这些元素。

“通过试验工厂可为我州的能源密集型化学工业成功开发出在很大程度上不依赖于原油和天然气的原料基础。同时,我们将创造出对本地区存在的褐煤进行利用的一种途径,既能创造价值,而且环保。这座工厂从而可为德国中部成功完成结构转型作出核心贡献。”萨克森–安哈特州经济、科学与数字化部部长Armin Willingmann博士说。

“归根结底,这座试验工厂所做的事情是以化学方式实现回收利用:碳不是被燃烧,从而成为二氧化碳污染环境,而是被用于其他化合物质。由此,我们为从线性的碳经济到很大程度上碳中性的碳循环经济的过渡铺平了道路——线性的碳经济最终是燃烧含碳产品、释放二氧化碳。”弗莱贝格工业大学能源工艺技术和化学工程系IEC主任兼弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所“化学转化过程”业务部负责人Bernd Meyer教授说。“这意味着:在洛伊纳生产的塑料产品可以在其生命周期的最后再次成为新产品的原料。”Meyer教授又补充道。在他的领导下,萨克森–安哈特州所资助的弗劳恩霍夫化学及生物系统技术能力中心对项目的规划和运作进行协调。梅泽堡应用科技大学、洛伊纳的弗劳恩霍夫化学生物技术过程中心CBP以及MIBRAG、ROMONTA、InfraLeuna和RWE Power等企业均参与其中。

CARBONTRANS试验工厂每年将处理25,000吨含碳材料。所产生的合成气可以直接在洛伊纳的化工园区被用于生产甲醇等。通过发酵,还可以生成乙醇、丙酮、有机酸或其他化合物进行生物技术应用。

按计划,首先是一个规划阶段(2019-2021),对技术可行性和通过审批的可能性进行仔细审查,并完成成本预算。然后将在弗莱贝格建成研究用反应器,提供运行的必要数据。最大的挑战在于混入干燥褐煤,利用各有差异的垃圾生产出高品质的合成气。因此,必须对迄今可用的碳设备技术进行彻底修改,以符合原料混合物的异质性以及最高的环保标准和最少的二氧化碳排放。在弗莱贝格,将证明能够产生高质量的合成气,可以实现气化反应器高效稳定地长期运行及二氧化碳排放的最小化。如果成功完成规划阶段,将在2024年以前完成实施阶段。在该阶段,反应器将被从弗莱贝格运走,安装到洛伊纳届时已完工的基础设施中;此外,技术平台到时也将完全融入化工园区的物料和能源联合体中。

“通过在洛伊纳运行试验工厂,我们希望证明,对于化工4.0中的化学工业,在碳循环经济中科研做到以经济、二氧化碳中性、可持续的方式采用不同的本地区碳载体。”弗劳恩霍夫材料与系统微观结构研究所所长Ralf B. Wehrspohn教授说。如果成功,将对该平台工业化。“对于试验工厂而言,萨克森–安哈特州是十分理想的区位。我们认为,其他地区、乃至全世界都对这种技术有着巨大需求。”Wehrspohn教授说。