Az Evonik és a Siemens azt tervezi, hogy megújuló forrásokból származó elektromos energia és baktériumok felhasználásával különleges vegyi anyagokat állít elő szén-dioxidból.
A két vállalat a Rheticus elnevezésű, közös kutatási projekt keretében foglalkozik az ehhez szükséges elektrolízissel és fermentációs folyamatokkal. A projektet 2018. január 18-án indították, és a tervek szerint két évig tart.
Az ütemterv szerint az első kísérleti üzem 2021-ben kezd működni az Evonik cég Németországban, Marl városában található létesítményében. Itt olyan vegyi anyagokat állítanak elő, mint például a butanol és a hexanol; mindkettő a speciális műanyagok és táplálékkiegészítők nyersanyaga. A következő fázisban készül el az az üzem, ahol akár évi 20.000 tonna is lehet a gyártókapacitás. Lehetőség van egyéb különleges vegyszerek vagy tüzelőanyagok előállítására is. A két vállalat mintegy 20 tudósa vesz részt a projektben.
"Olyan platformot alakítunk ki, ahol a jelenleginél sokkal költséghatékonyabban és környezetbarát módon állíthatjuk elő a vegyi termékeket" - magyarázta Dr. Günter Schmid, aki a Siemens Corporate Technology részéről a műszaki projekt felelőse. "A mi platformunkat használva az üzemeltetők ezután a saját igényeikhez tudják méretezni a gyártó létesítményt." Az új technológia számos előnnyel jár. Így nem csupán a vegyszerek állíthatók elő fenntartható módon, hanem energiatárolásra is szolgál a technológia, reagálni tud az energiaszint ingadozásaira, és segíti a hálózat stabilizálását.
A Rheticus kapcsolódik a "Kopernikusz Kezdeményezéshez", melynek célja az energiaváltás elősegítése Németországban; a program keretében új megoldásokat keresnek az energiarendszer átstrukturálására. A Rheticus projekt 2,8 millió euró támogatást kap a német Szövetségi Oktatási és Kutatási Minisztériumtól (BMBF).
"A Rheticus platform révén azt kívánjuk szemléltetni, hogy a mesterséges fotoszintézis megvalósítható" – tette hozzá Dr. Thomas Haas, aki a Creavis – az Evonik cég stratégiai kutatási részlege – részéről felel a projektért. A mesterséges fotoszintézis az a folyamat, ahol a CO2 és a víz vegyi anyagokká alakul át kémiai és biológiai eljárások során. A folyamat hasonlít ahhoz, ahogy a levelek klorofill és enzimek felhasználásával glükózt szintetizálnak.
A Siemens és az Evonik alapvető kompetenciáival járul hozzá ehhez a kutatási együttműködéshez. A Siemens biztosítja az elektrolízis technológiát. Ezt alkalmazzák azon folyamat első lépésében, ahol elektromos energia felhasználásával a szén-dioxidot és vizet hidrogénné és szén-monoxiddá (CO) alakítják át. Az Evonik a fermentációs eljárást teszi hozzá a közös munkához. Ennek során a szén-monoxidot tartalmazó gázokból hasznos termékeket állítanak elő metabolikus eljárásokkal, speciális mikroorganizmusok segítségével. A Rheticus projekt keretében ezt a két lépést – az elektrolízist és a fermentációt – laboratóriumi méretekből felnagyítják, és egy műszaki vizsgálati létesítményben kombinálják.
"A Rheticus egyesíti az Evonik és a Siemens szakértelmét. Ez a kutatási projekt mutatja, hogyan alkalmazzuk a Power-to-X (a megújuló forrásokból származó energia hasznosítása más területen) elgondolást" – mondta Dr. Karl Eugen Hutmacher, a BMBF képviselője. Az elektromos energia felhasználása vegyi anyagok előállítására a Power-to-X koncepcióból vett ötlet. A Kopernikusz Kezdeményezés négy alappillérének egyikeként az elgondolás a megújuló forrásból származó elektromos energia hatékony átalakítására és tárolására vonatkozik. Ugyanakkor a Rheticus platform hozzájárul a légkör szén-dioxid szintjének csökkentéséhez is, mivel nyersanyagként CO2-t használ. Például három tonna szén-dioxidra van szükség egy tonna butanol előállításához.
Az Evonik és a Siemens óriási, a jövőben kiaknázható lehetőséget lát a Rheticus platformban. A platform egyszerűbbé teszi majd az üzemek kívánt méretre történő alakítását – így a vegyipar rugalmasan a helyi viszonyokhoz illesztheti az adott létesítményt. A jövőben ezek a létesítmények bárhol telepíthetők, ahol CO2 forrás található – például erőművek hulladék-gáza vagy biogáz.
"Moduláris jellege valamint rugalmassága, ami a helyszínt, a nyersanyagforrásokat és a gyártott termékeket illeti, főként a különleges vegyszereket előállító szektor számára teszi vonzóvá az új platformot" – mondta Haas. "Bízunk benne, hogy más cégek is használni fogják, és saját moduljaikkal integrálják ezt a platformot a profiljukba tartozó vegyi termékek gyártása során" – tette hozzá Schmid.