Kann aus Gewerbeabfällen, soweit sie nicht einem Recycling zugeführt werden, Wasserstoff erzeugt werden? Das hierfür geeignete Verfahren ist die Vergasung – ein thermochemischer Prozess, bei dem ein kohlenstoffhaltiger Einsatzstoff bei Temperaturen zwischen 500 °C und 1200 °C in ein Produktgas übergeführt wird.
In der aktuell fertiggestellten bifa-Studie werden die Potenziale einer solchen Wasserstofferzeugung ausgelotet. Geeignete Abfallströme und -mengen in Bayern, Vergasungstechnologien, Entwicklungs-stand, Treibhausgaswirkungen sowie Herausforderungen und Chancen einer Umsetzung wurden um-fassend analysiert. Das Projekt, bei dem die bifa Umweltinstitut GmbH mit dem KUMAS Kompetenzzentrum Umwelt e. V. kooperierte, wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz gefördert.
Auf dem Weg zur Treibhausgasneutralität ist nicht-fossil erzeugter Wasserstoff ein wichtiger Energie-träger und chemischer Rohstoff. Erneuerbarer Strom zur Herstellung von Wasserstoff mittels Elektrolyse ist allerdings begrenzt verfügbar. Die thermochemische Herstellung von Wasserstoff eröffnet einen alternativen, zusätzlichen Herstellungspfad.
Für das Verfahren kommen Festbett-, zirkulierende und stationäre Wirbelschicht, Flugstrom sowie Rost- und Drehrohrvergaser in Betracht, aber auch Kombinationen davon. Zudem bedarf es der Einsatzstoffaufbereitung, einer Gasaufbereitung und der Wasserstoffabtrennung. Je nach Anlagentechnik werden 40 – 60 % der im Einsatzstoff enthaltenen Energie in Wasserstoff umgesetzt. Für aufbereitete Abfälle kann von Wasserstoffausbeuten von in etwa 100 kg pro Tonne Einsatzstoff ausgegangen werden. Geeignet erscheinende Abfallströme sind insbesondere kunststoff- und holzreiche Fraktionen.
Realisierte Anlagenkonzepte wurden international recherchiert, charakterisiert und bewertet. Auch Neuentwicklungen wurden sondiert. Wenige Anlagenkonzepte wurden für Abfälle entwickelt und weisen aktuell belastbare industrielle Betriebserfahrung auf. Andere Verfahren sind für Biomasse im Einsatz und können gegebenenfalls auf Abfälle angepasst werden. Eine kommerzielle Tragfähigkeit der Vergasung von Gewerbeabfällen zu Wasserstoff liegt im Bereich des Realistischen.
Der CO2-Fußabdruck einer Vergasung, die Wasserstoff herstellt, wurde im Vergleich zu einer Abfallverbrennung mit nachgeschalteter Elektrolyse untersucht. Einfluss auf die Gesamtemissionen nimmt vorrangig die Wasserstoffausbeute. Sie ist bei der Vergasung höher als bei einer Verbrennung der Abfälle mit anschließender Elektrolyse.
Wesentliche Herausforderung für eine Umsetzung der Technologie ist die noch nicht belegte wirtschaftliche Machbarkeit unter örtlichen Randbedingungen. Eine erfolgreiche Demonstrationsanlage als Referenz wäre eine wertvolle Wegmarke. Auch Rechtsfragen sind zu klären. Wichtige Chancen liegen im Klimaschutzpotenzial.
Der bifa-Text-Nr. 72: „Potenziale einer Wasserstoffgewinnung durch Vergasung von Gewerbeabfall“ ist ab sofort unter www.bifa.de kostenfrei erhältlich.
