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Erneuerbare Kraftstoffe aus CO2 - Herstellung und Einsatzbereiche

Fachtagung vom 25.05.2023 in Kooperation mit der Stadtreinigung Hamburg und HiiCCE

Welche Potentiale bieten E-Fuels für Wirtschaft und Klimaschutz und wie entwickelt sich der rechtliche Rahmen, um einen Hochlauf von CCU in Deutschland zu ermöglichen?
Diesen Fragestellungen widmete sich die gemeinsam von der Stadtreinigung Hamburg und der Deutschen Gesellschaft für Abfallwirtschaft organisierte und von HiiCCE durchgeführte, hybride Fachtagung am 25.05.23 in Hamburg. Mit Expert:innen aus Industrie, Wissenschaft, Politik und Verwaltung wurde über Chancen, Risiken und Herausforderungen bei der Nutzung von CO2 aus der thermischen Abfallbehandlung zur Synthese von erneuerbaren Kraftstoffen diskutiert. Die Aktualität des Themas belegte die hohe Nachfrage mit mehr als einhundert Anmeldungen.
Um die vorgegebenen Klimaschutzziele zu erreichen, ist ein ganzer Strauß wirkungsvoller Maßnahmen zur Treibhausgasminderung zu definieren und ambitioniert umzusetzen. Ein Baustein der Transformation im Transport-, Verkehrs-, Luftverkehrs-, und Logistikwesen kann die Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe sein, um Emissionen in diesen Bereichen, zumindest übergangsweise, klimafreundlich zu gestalten. Die sogenannten „E-Fuels“ sind aber „rares Gut“ und müssen vor allem dort zum Einsatz kommen, wo eine reine Elektrifizierung oder Umstellung auf Brennstoffzellenantriebe nicht möglich ist. Sie sind damit eine Perspektive zur bilanziellen CO2-Emissionsminderung in der Schifffahrt und im Flugverkehr.
Eine Herausforderung: Für die Herstellung von E-Fuels müssen ausreichende Mengen erneuerbarer Energien und nachhaltige CO2-Quellen bereitstehen. Ein Potential, das thermische Abfallbehandlungsanlagen mitbringen. Das CO2 kann direkt aus dem Rauchgas der thermischen Abfallbehandlung abgeschieden und zur Synthese von E-Fuels genutzt werden (Carbon Capture and Utilisation, CCU), hierfür ist zusätzlich „grüner“ Wasserstoff erforderlich.
Den rechtlichen Rahmen beleuchtete zunächst Anastasios Perimenis, Generalsekretär von CO2 Value Europe. Er machte deutlich, dass es in den kommenden Jahren noch einer Vielzahl von Vorgaben insbesondere auf EU-Ebene bedarf, um zu einem klaren und rechtssicheren Regelwerk für die technische CO2-Nutzung zu kommen. Diskussionsbedarf in Deutschland besteht zudem aufgrund der Änderung des BEHG durch die Aufnahme der Abfallverbrennung in den nationalen Emissionshandel und der damit verbundenen, zusätzlichen finanziellen Belastung der TAB-Anlagenbetreiber ab 2024 sowie des Zwangs zur Teilnahme am EU-ETS (RED III).
Die mangelnde juristische Regulatorik betonte auch Matthias Altmann, Senior Consultant der Ludwig Bölkow-Systemtechnik GmbH. Er stellte das Projekt CertifHy vor, eine europäische Initiative, die öffentliche und private Partner mit dem Ziel zusammenbringt, ein gemeinsames Verständnis von erneuerbarem und kohlenstoffarmem Wasserstoff zu entwickeln und Zertifizierungssysteme für Wasserstoff für den europäischen Markt zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren befindet sich im Pilotstatus und soll Betreibern und Investoren Planungssicherheit geben, sobald der Rechtsrahmen für weitere Schritte gegeben ist.
Durch die klimapolitischen Rahmenbedingungen in den Niederlanden ist ein Projekt zur CO2-Abscheidung in Delfzijl bereits weit fortgeschritten, welches Jörn Jakob, Projektleiter Innovation und Projektentwicklung der EEW Energy from Waste GmbH in seinem Vortrag „CCU/CCS – CO2-Reduktionssstrategie von EEW für die thermische Abfallbehandlung“ vorstellte. Die an einer Müllverwertungsanlage geplante Carbon Capture Anlage soll zunächst über eine Abscheidekapazität von 270.000 Mg CO2/a verfügen, die bis 2030 um weitere 135.000 Mg CO2/a erweitert werden soll.
Als Praxisprojekt am Standort Hamburg erläuterte Jochen Springer, Projektmanager der HiiCCE GmbH, den „Stand der Machbarkeitsstudie CCU an der Müllverwertung Rugenberger Damm“. Das ambitionierte Ziel der Hamburger Stadtreinigung ist es, bilanzielle Klimaneutralität bereits bis 2035 zu erreichen. Im Fokus stehen die Klimaneutralität und die Treibstoffautarkie des Fuhrparks mit besonderen Herausforderungen im wirtschaftlichen und im regulatorischen Bereich sowie die thermische Abfallbehandlung mit hohen technischen Anforderungen an die CO2-Abscheidung und entsprechenden Investitions- und Betriebskosten.
Phase I der Studie, die Mitte Juni 2023 abgeschlossen sein wird, beinhaltet in erster Linie die Ermittlung des Status Quo, die theoretische und wissenschaftliche Betrachtung der CO2 Abscheide-, Aufbereitungs-, Speicherungs- und Transporttechnologien sowie einen Überblick über rechtliche Rahmenbedingungen und die Förderlandschaft.
Schwerpunkte von Phase II werden eine standort- und anlagenbezogene Untersuchung, eine integrative Vorplanung, die Konzeptauslegung mit der aus Phase I präferierten CC-Technologie (Aminwäsche), eine Marktrecherche sowie die Erarbeitung einer Roadmap für die Zielerreichung Klimaneutralität bis 2035 sein. Die Ergebnisse der Studie sollen anschließend, das Vorliegen des notwendigen rechtlichen Rahmens vorausgesetzt, in die Praxis umgesetzt werden.
Dass die Herstellung von wasserstoffbasierten synthetischen Schiffskraftstoffen im Einklang mit der Reduktion von CO₂-Emissionen durch fossile Kraftstoffe möglich ist, erläuterte Prof. Dr.-Ing. Gerhard Schories (Institutsleiter ttz Technologie-Transfer-Zentrum Bremerhaven, Maritimes Cluster Norddeutschland). Im Projekt MariSynFuel wird der Einsatz von grünem Methanol, welches aus biogenem CO2 und grünem Wasserstoff erzeugt wird, für die Schifffahrt zunächst als Pilotprojekt auf dem Ausbildungsschiff Uthörn umgesetzt. Das Projekt profitiert dabei von der lokal gegebenen nachhaltigen Wertschöpfungskette am Standort Bremerhaven. Bestehende Infrastrukturen liefern u. a. Windstrom aus dem Offshore Windpark Deutsche Nordsee und biogenes CO2 aus einer benachbarten Kläranlage. Elektrolyseure zur Erzeugung von grünem Wasserstoff und Lagerkapazitäten sind bereits vor Ort.
Langfristiges Ziel ist die Etablierung synthetischer Kraftstoffe aus Wasserstoff und abgeschiedenem bzw. „recyceltem“ CO2 im regionalen und überregionalen Markt. Steigende Produktnachfragen sind durch große Reedereien bereits gegeben. „Wir können nicht alle Antriebsarten der Zukunft elektrifizieren. Der Einsatz von Batterien auf Schiffen ist nicht möglich, so dass klimaneutrale Alternativen dringend erforderlich sind“ so Professor Schories in seinem Schlusswort.
Fazit der Veranstaltung: Im Hinblick auf den Mobilitätssektor müssen Kraftstoffe der Zukunft so produziert werden, dass sie am Ende so wenig klimawirksam wie möglich sind. Biogenes CO2 aus nicht-recyclingfähigem Abfall muss so genutzt werden, dass durch die Produktion von erneuerbaren Kraftstoffen die Ziele der EU zur Nutzung erneuerbarer Energie erreicht werden. Als wesentliche Herausforderungen für die Zukunft wurden der derzeitig zu unklare Rechtsrahmen, hohe technische Anforderungen und erhebliche Kosten für die Erzeugung grünen Wasserstoffs gesehen.
In seinem Abschlussstatement wies Prof. Dr. Rüdiger Siechau, Sprecher der Stadtreinigung Hamburg, noch einmal auf die Ausgangssituation hin: „Auch in Zukunft wird die Verbrennung nicht vermeidbarer und nicht recyclebarer Restabfälle weiter erforderlich sein. Wenn wir klimaneutral werden wollen, müssen wir zwangsläufig CO2 abscheiden. Die Kosten für die damit verbundenen Maßnahmen müssen wir als Gesellschaft gemeinsam stemmen. Die Klimafolgekosten, welche durch die globalen CO2-Emissionen und den Klimawandel bereits heute entstehen und uns hart treffen, müssen bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung berücksichtigt und eingerechnet werden.“