Wie sich Treibhausgas in Luft auflöst

Nachhaltigkeit und Klimaschutz | Lachgas klingt alles andere als gefährlich, ist aber für das Klima viel schädlicher als CO2. thyssenkrupp hat deswegen ein Verfahren entwickelt, um es aus Abgasen von Industrieanlagen fast vollständig zu entfernen.

CO2 gilt unter den Gasen als Hauptverursacher von Klimawandel und Erderwärmung. Daneben gibt es jedoch noch viele andere Gase, die im direkten Vergleich sogar wesentlich schädlicher sind: eine Tonne Lachgas ist beispielsweise nach aktuellen Berechnungen gut 265-mal klimaschädlicher als eine Tonne CO2. Der Stoff mit der chemischen Formel N2O kommt zwar auch natürlicherweise in der Erdatmosphäre vor, allerdings nur in sehr geringen Mengen. Da Lachgas aber mittlerweile durch Menschenhand konzentriert auftritt, hat es ähnliche Auswirkungen wie andere Treibhausgase. Es bildet eine für Wärmestrahlung undurchlässige Schicht und hindert die von der Erde reflektierte Wärme daran, diese in Richtung Weltall zu verlassen. Das trägt langsam zur Erwärmung der Atmosphäre bei, zumal Lachgas dort im Mittel zirka 120 Jahre verbleibt, bis es wieder abgebaut ist.In großen Mengen entsteht Lachgas bei der Herstellung von Salpetersäure, die ein wichtiger Grundstoff für die Düngemittelproduktion ist. Jahr für Jahr entstehen hier fast 500.000 Tonnen Lachgas – das entspricht zirka 130 Millionen Tonnen CO2. Mit dem richtigen Verfahren kann an dieser Stelle also viel klimaschädliches Gas eingespart werden, zumal Lachgas sich im Unterschied zu CO2 relativ einfach in seine ungiftigen Bestandteile Stickstoff und Sauerstoff aufspalten lässt. Genau solch ein Verfahren hat thyssenkrupp Industrial Solutions mit EnviNOx® bereits vor Jahren entwickelt.

Aus Abgas wird saubere Luft

„Das Abgas wird einfach über einen speziellen Katalysator geleitet, mit dessen Hilfe das N2O in seine Bestandteile zerlegt wird.“, erklärt Meinhard Schwefer, Principal Chemist bei thyssenkrupp Industrial Solutions. Möglich machen das sogenannte Zeolith-Katalysatoren (Alumosilikate), die mit Eisen-Ionen in besonderer Weise aktiviert wurden. „Das Lachgas kann somit auch unter industriellen Bedingungen weitestgehend abgebaut werden“, sagt Schwefer. Zusätzlich beseitigt EnviNOx® auch die im Abgas enthaltenden giftigen NOx-Stickoxide – und zwar vollständig! Wenn bei der Katalyse nämlich ein Reduktionsmittel wie Ammoniak hinzugegeben wird, wandelt dieses das NOx in Wasser und Stickstoff um.Wer EnviNOx® anwenden möchte, muss seine Produktionsanlage nicht neu bauen: Die Abgasreinigung lässt sich zum Beispiel ganz einfach am Ende des Salpetersäure-Produktionsprozesses integrieren. Ein relativ kleiner Schritt für den Anlagenbetreiber, aber ein großer für den Klimaschutz. Die rund 30 EnviNOx®-Systeme von thyssenkrupp Industrial Solutions, die mittlerweile weltweit in Betrieb sind, sorgen dafür, dass etwa 20.000 Tonnen NOx- Stickoxide und zirka 56.000 Tonnen Lachgas im Jahr eingespart werden.

Lachgas löst sich in Luft auf

Hinter der Entwicklung des Verfahrens steckt eine lange Geschichte. Als Meinhard Schwefer und sein Team im Jahr 2000 anfingen, das Verfahren zu entwickeln, interessierten sich nur wenige für das Treibhausgas N2O. Schon andere Forscher hatten die Wechselwirkungen von Alumosilikaten und Eisen-Ionen mit Lachgas entdeckt. Schwefer: „Die hatten aber nicht das industrielle Potenzial erkannt.“ Und auch nicht das fachübergreifende Wissen, ein Verfahren zu entwickeln.Die Chemiker und Ingenieure bei thyssenkrupp Industrial Solutions testeten im Labor und im realen Abgas, unter welchen Bedingungen die Katalysatoren am besten, das heißt am wirkungsvollsten funktionieren. Diese Entwicklung dauerte mehrere Jahre. „Erfolgreich ist nur, wer in die Tiefe geht und einen langen Atem hat“, so Schwefer. 2006 wurde dann die erste Anlage verkauft. Die EU erklärte das Verfahren 2008 sogar zur „Best Available Technique“ und empfiehlt sie Betreibern und Erbauern von Salpeteranlagen. Mittlerweile sind weltweit zirka 15 Prozent der Salpetersäure-Anlagen mit der Lösung von thyssenkrupp Industrial Solutions ausgerüstet. EnviNOx® beseitigt so jährlich fast 15 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente.

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