Methanisierung

Methanisierung ist die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid zu Methan. Die Methanisierung ist eine exotherme Reaktion, die durch einen Katalysator unterstützt wird. Sie läuft bei Temperaturen von 200 bis 500 °C ab und weist einen Wirkungsgrad von ca. 80 Prozent auf.

Beschreibung des Verfahrens

Für die Methanisierung empfehlen sich niedrige Betriebstemperaturen, da hierbei hohe Kohlenstoff-Umsätze erzielt werden können. Daher stellt eine möglichst effiziente Abfuhr der Reaktionswärme ein wichtiges Kriterium dar. Die Konzepte lassen sich anhand des Reaktortyps unterscheiden. Der Reaktortyp legt fest, welche Struktur und Festigkeit der Katalysator besitzt. Die überwiegende Anzahl basiert auf Festbettreaktoren. Es existieren zudem Konzepte auf Basis von Wirbelschicht-, Waben- sowie Blasensäulenreaktoren. Festbett-,Wirbelschicht, und beschichtete Wabenreaktoren haben einen festen Katalysator, während das Eduktgemisch gasförmig ist. Blasensäulenreaktoren bestehen aus einem festen Katalysator, der in einem mineralischen Öl aufgeschwemmt und fluidisiert wird, sowie einem gasförmigen Eduktgemisch. Eine weitere Differenzierung findet anhand der Phasenanzahl statt. Bei den 2-Phasen-Systemen sind die Edukte gasförmig und der Katalysator ist fest. Hierzu zählen die Festbett-, Wirbelschicht- und beschichtete Wabenmethanisierung. Das bisher einzige fertig entwickelte 3-Phasen-Konzept wurde in den 1970er Jahren entwickelt und verwendet einen Blasensäulenreaktor. Hierbei sind die Edukte gasförmig, das Wärmeträgermedium ist flüssig und der Katalysator ist fest.

Entwicklungsstand und –ziele

Die Methanisierung von Kohlenstoffdioxid wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts von Sabatier und Senderens entwickelt. Lange Zeit wurde jedoch die Methanisierung von Kohlenmonoxid betrieben, weshalb bis heute keine großtechnischen Anlagen für die Methanisierung von Kohlendioxid gebaut wurden. Aufgrund des steigenden Anteils erneuerbarer Energieträger ist die Erzeugung von synthetischem Methan als Speicher heute wieder interessant. Stromüberschüsse könnten zukünftig durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt, anschließend methanisiert und dann ins Erdgasnetz eingespeist werden. Dieses Konzept wird auch unter dem Schlagwort „Power-to-Gas“ diskutiert.

Englische Übersetzung(en):

methanation