Zeitung Heute : Wie aus Abfall Wertstoffe werden Chemiker wollen Ethylen aus Methan gewinnen

Daniel Kastner
Lange Leitung. Die Anlage erstreckt sich über vier Etagen. Foto: TU Pressestelle/Dahl
Lange Leitung. Die Anlage erstreckt sich über vier Etagen. Foto: TU Pressestelle/DahlFoto: Technische Universitaet Berlin/U

Das Herz schlägt im zweiten Stock. Über vier Etagen erstreckt sich die Miniatur-Chemieanlage. Sie steht auf dem TU-Campus im Technikum des Fachgebiets Dynamik und Betrieb technischer Anlagen. Mit ihr wird innerhalb des Exzellenzclusters „Unicat“ an der Umwandlung von Methan in Ethylen geforscht. Im zweiten Stock, zwischen Rohren und Kabeln, befindet sich der Reaktor, das Herzstück der jüngsten Versuchsanordnung. Dort soll bei 850 Grad Celsius und einem Druck von bis zu 5 bar Ethylen entstehen. Aber wozu ist das gut?

Mit Methan werden hauptsächlich Häuser geheizt. Das Gas entsteht auf Mülldeponien, in Biogasanlagen und Kokereien und ist Hauptbestandteil des Erdgases. Weil man es etwa bei der Ölförderung schlecht vor Ort weiterverarbeiten kann, wird es häufig abgefackelt oder in die Atmosphäre entlassen, wo es allerdings als starkes Treibhausgas wirkt.

Ethylen hingegen ist eine Kohlenstoffverbindung, mit der sich zum Beispiel Kunststoffe herstellen lassen. Auch in der Medikamentenherstellung kommt Ethylen zum Einsatz. Aus Sicht der Chemie- und der Pharmaindustrie ist Ethylen also ein wertvoller Rohstoff. In Deutschland werden im Jahr etwa 2,8 Millionen Tonnen davon hergestellt, aus Rohöl. Und hier beginnt das Problem. Günter Wozny, Leiter des Fachgebiets, erklärt: „Die Ressource Öl wird bald nicht mehr als Grundlage für Ethylen ausreichen. Nur knapp 14 Prozent des geförderten Öls werden in der Chemie genutzt, der Rest wird verbrannt, als Treibstoff oder zum Heizen.“

Im Exzellenzcluster Unicat, das an der TU Berlin angesiedelt ist und von Matthias Drieß geleitet wird, wollen die beteiligten Forscher deshalb Ethylen direkt aus Methan gewinnen. Damit käme die Industrie dem Traum einer emissionsfreien Anlage ein Stück näher, die keine Abgase und Abfälle mehr produziert. „Wir betrachten schon heute grundsätzlich alle Schadstoffe, die bei der Verarbeitung anfallen, als Wertstoffe“, sagt Wozny. Es kommt darauf an, wie die Stoffe nutzbar gemacht werden. In manchen Industriezweigen ist das bereits die Regel: Bei der Verarbeitung von Kohle zu Koks etwa fallen Schwefel und Ammoniak an, sie lassen sich zu Schwefelsäure und Düngemitteln weiterverarbeiten.

Ganz so weit ist man bei der Ethylengewinnung aus Methan noch nicht. Die Reaktion funktioniert bislang nur im Labor. Im Unicat-Cluster übertragen die Forscher ihre Erkenntnisse jetzt auf die nächstgrößere Anlage. „Upscaling“ nennen sie das.

Projektleiter Steffen Stünkel erklärt das Prinzip: „Wir mischen die Gase, die wir benötigen, in einem Reaktor: Methan, Sauerstoff und Stickstoff.“ Letzterer ist wichtig, damit das Gemisch nicht explodiert.

Methan in Ethylen umzuwandeln ist nur eines von mehreren Problemen der Wissenschaftler. Schwierig wird es, die unerwünschten Nebenprodukte, etwa Kohlendioxid, auszusortieren, in den Reaktor zurückzuleiten oder umweltschonend zu entsorgen.

Der Versuchsreaktor wurde vor zwei Jahren installiert, drei weitere Jahre soll das Projekt nach gegenwärtiger Planung noch laufen. „Wenn das hier klappt, können wir anschließend Reaktoren mit vier oder fünf Metern Innendurchmesser bauen“, sagt Wozny. Der derzeitige Reaktor misst nur vier Zentimter.

Im Leitstand, hinter Sicherheitsglas, mischt sein Team am Computerbildschirm die Gase und untersucht, welche Kräfte im Inneren des Reaktor wirken. Und wie man sie bändigt, damit den Wissenschaftlern die Experimentanordnung nicht um die Ohren fliegt.

Wozny bleibt gelassen. „Das ist nicht gefährlich“, sagt er. „Das ist Kunst, Ingenieurskunst.“

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