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Klimaschutz und das Wasserstoff-Farbenspiel: von grün und blau bis türkis und grau

© Fotolia/Adobe© Fotolia/AdobeMünster – Der Wasserstoff spielt in dem Bemühen um eine Dekarbonisierung der Wirtschaft eine immer gewichtigere Rolle. Doch Wasserstoff ist nicht gleich Wasserstoff, jedenfalls dann nicht, wenn es um die Art der Erzeugung geht und um den Klimaschutz.

Wasserstoff (H) kommt als chemisches Element vor allem in gebundener Form vor, beispielsweise im Wasser als H2O oder Ammoniak NH3. Wasserstoff als Gas (H2) und Energieträger muss erst über verschiedene Verfahren hergestellt werden, mit denen unterschiedlich hohe Emissionen einhergehen.

Grüner Wasserstoff – Klimaneutral durch Verwendung von regenerativem Strom
Von „grünem“ Wasserstoff wird dann gesprochen, wenn zur Herstellung in einem Elektrolyseur regenerativer Strom aus Wind-, Solar, Bioenergie, Wasserkraft oder Geothermie eingesetzt wird. Für die Wasserelektrolyse werden Elektrolyseure eingesetzt, das sind Vorrichtungen, in denen unter Einsatz von Strom bspw. das Wasser (H2O) in die Bestandteile Wasserstoff (H2 und Sauerstoff O2zerlegt wird. Es gibt eine ganze Palette von unterschiedlichen Elektrolyseverfahren, wie beispielsweise alkalische (AEL) oder saure (PEM) Elektrolyse. Am Ende dieser Produktion entsteht Wasserstoff durch Ökostrom ohne Einsatz von kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen.

Blauer Wasserstoff – Herstellung aus Erdgas, Verklappung des CO2
Beim sogenannten „blauen“ Wasserstoff wird dieser zunächst - wie bisher auch - ganz normal aus fossilem Methan (CH4) hergestellt. Bei der Herstellung (ohne Berücksichtigung der vorgelagerten Kette) entweicht das vor Ort entstehende CO2 jedoch nicht in die Atmosphäre, sondern wird durch CO2-Abscheidung und -Speicherung (CCS, Carbon-Capture-and-Storage) in unterirdischen Kavernen entsorgt.

Türkiser Wasserstoff – Herstellung mittels Methanpyrolyse
Ähnlich wie beim „blauen“ Wasserstoff wird auch der türkise Wasserstoff aus herkömmlichem, fossilem Methan hergestellt und in der Emissionsbewertung die lokale Produktion vor Ort (ohne Emissions-Vorkette) betrachtet. Bei der Methanpyrolyse wird das fossile Methan (CH4) in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und fester Kohlenstoff (C) zerlegt, der anderweitig verwendet werden kann. Es entsteht in der lokalen Produktion vor Ort nahezu kein CO2. Der Chemiekonzern BASF entwickelt derzeit im Rahmen eines vom Bundesforschungsministerium geförderten Projekts eine neue Prozesstechnologie für die Methanpyrolyse.

Grauer Wasserstoff – herkömmliches Verfahren mit hohem CO2-Ausstoß
Wasserstoff ist für die Industrie ein zentraler Basisrohstoff, der in vielen Produkten und enthalten ist. Die Herstellung des „grauen“ Wasserstoffs in der Industrie erfolgt aus fossilen Kohlenwasserstoffen, meist Erdgas (Methan), mittels Dampfreforming. Bei diesem endothermen Verfahren (Wärmezuführung) reagiert das eingesetzte Methan mit dem Sauerstoff im Wasserdampf. Pro Tonne des so hergestellten Wasserstoffs werden etwa 9 bis 10 Tonnen CO2 in die Atmosphäre freigesetzt.

© IWR, 2021


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15.06.2021

 



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