Methanol-Umwandlung: Abfackeln von Erdgas hat bald ein Ende

Methanol-Umwandlung: Abfackeln von Erdgas hat bald ein Ende

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Eine Gasflamme auf dem Khurais-Ölfeld in Saudi-Arabien - möglicherweise wird das Gas bald für sinnvollere Zwecke genutzt.

von Wolfgang Kempkens

Mit Erdöl kommt auch Erdgas aus dem Boden - und wird bislang einfach abgefackelt. Schweizer Forscher haben eine bessere Idee.

Aus dem Weltall betrachtet leuchtet der dünn besiedelte Nahe Osten wie die Ballungsgebiete in Europa. Doch dort leuchten keine Millionenstädte wie London, Paris oder Berlin, sondern gewaltige Flammenmeere. Die Ölförderstaaten fackeln gigantische Mengen an Erdgas ab, das bei der Förderung von Erdöl frei wird. Denn: Eine Verwertung wäre unwirtschaftlich.

Das Gas müsste eingefangen und komprimiert werden, oder tiefgekühlt, sodass es sich verflüssigt. Dann erst wäre es transportfähig. Es ließe sich auch in ebenfalls gut transportables Methanol umwandeln, das Benzin beigemischt oder in reiner Form als Treibstoff genutzt werden könnte. Die Technik ist vorhanden, die Kosten aber auch in diesem Fall zu groß.

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Chemiker am Paul-Scherrer-Institut im schweizerischen Villigen und an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich haben jetzt die Lösung gefunden, oder besser gesagt: Eine vorhandene Technik so modifiziert, dass sie sich in absehbarer Zeit wirtschaftlich einsetzen lässt.

Neue Methode mit niedrigeren Temperaturen

"Die einfache direkte Umwandlung von Methan in Methanol gilt als die Traumreaktion vieler Chemiker", sagt Jeroen van Bokhoven, Professor für heterogene Katalyse, der sowohl in Zürich als auch in Villigen forscht und lehrt. Diesen Traum hat er sich jetzt mit seinem Team erfüllt. Bekannt war den Forschern bereits ein Verfahren, das eine Temperatur von bis zu 450 Grad Celsius erfordert. Mit Hilfe eines Katalysators, einer kristallinen kupferhaltigen Silizium-Aluminium-Verbindung, Insidern als Zeolith bekannt, läuft die erwünschte Reaktion ab.

Methan reagiert dabei mit Sauerstoff. Das Dumme ist nur, dass das entstehende Methanol auf Grund der hohen Temperaturen gleich wieder verbrennt. Das lässt sich zwar durch intensive Kühlung des Reaktionsbehälters verhindern. Doch ein kontinuierlicher Prozess ist so nicht möglich. Das wiederum treibt die Kosten in die Höhe, abgesehen vom hohen Energieverbrauch zum Aufheizen und Kühlen.

Die Schweizer Forscher haben gezeigt, dass diese Reaktion auch bei einer Temperatur von 200 Grad Celsius möglich ist, wenn der Druck, der bisher bei kaum einem bar lag, drastisch auf 36 bar erhöht wird. Dabei entsteht Methanol, das nicht gleich Feuer fängt, weil die Temperatur so niedrig ist. Gekühlt werden muss nichts, und es genügt wenig Energie, um die Temperatur konstant zu halten.

Noch ist der Wirkungsgrad für einen lukrativen Einsatz zu niedrig. Jetzt machen sich die Forscher daran, andere Katalysatoren zu entwickeln, die eine höhere Effektivität haben. Mit Röntgenabsorptionsspektroskopie-Untersuchungen haben sie festgestellt, welche Regionen des Katalysators die chemische Reaktion in Gang setzen. Diese wollen sie jetzt nachbauen. Ziel ist es, der Industrie den Traum einer einfachen, direkten und wirtschaftlichen Umwandlung von Methan in Methanol zu erfüllen, sodass die gigantische Energieverschwendung bei der Förderung von Erdgas ein Ende hat – und auch die Emissionen durch unsinniges Abfackeln drastisch reduziert werden.

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