Zehn Jahre Carbon2Chem®: vom Forschungsprojekt zur Blaupause für klima-neutrale Industrie

• CO₂ aus der Stahlproduktion wird zum Rohstoff

• Wasserstoff als erneuerbarer Energieträger

• Sektorkopplung als Systemantwort – von der Demonstration zur Skalierung

• Nächster Schritt: Sustainable Aviation Fuel ab Duisburg

In diesen Tagen feiert Carbon2Chem^® sein zehnjähriges Jubiläum und steht dabei für eine der ambitioniertesten Transformationen der Industrie: die konsequente Nutzung von erneuerbar hergestelltem Wasserstoff und von CO₂ aus der Stahlproduktion als Rohstoff für die chemische Industrie.

Matthias Kammel, Geschäftsführer thyssenkrupp Carbon2Chem^® GmbH, sagt: „Wir sind mit einer gemeinsamen Idee gestartet: CO₂ und andere Bestandteile von Hüttengasen betrachten wir nicht als Abfall, sondern als Rohstoff. Diesen Rohstoff nutzen wir, um Kohlenstoffkreisläufe zu schließen und Stahlproduktion, Energiewirtschaft und chemische Industrie systemisch miteinander zu verbinden. So können wir einen Beitrag zur Reduktion industrieller Emissionen leisten.“

Carbon2Chem^® wurde über zehn Jahre hinweg zu einem branchenübergreifende Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit mehr als zwanzig Partnern aus Industrie und Wissenschaft – darunter verschiedene thyssenkrupp Gesellschaften und Forschungsinstitute wie das Max-Planck-Institut für Chemische Energie-koversion und das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT. Gefördert wird Carbon2Chem^® vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt.

Sektorkopplung als gemeinsame Aufgabe

Was 2016 mit dem Spatenstich für das Technikum in Duisburg begann, hat sich mit Carbon2Chem^® zu einer Plattform für sektorübergreifende Zusammenarbeit entwickelt. Im Mittelpunkt steht die Erkenntnis, dass Hüttengase wertvolle Bestandteile wie Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff enthalten – Ausgangsstoffe für chemische Produkte wie Methanol, Ammoniak oder synthetische Kraftstoffe.

Das Technikum hat dabei über viele Jahre als Brücke zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung gedient. Es ist die Basis für das Erforschen zentraler Prozessschritte unter realen Bedingungen und das schrittweise Weiterentwickeln von Verfahren. Damit hat das Technikum über Jahre hinweg belastbare Grundlagen und Daten geliefert.

Nadja Håkansson, COO von thyssenkrupp Decarbon Technologies und CEO von thyssenkrupp Uhde, sagt: „Carbon2Chem^® ist ein Beispiel für die ausgeprägte Bereitschaft, technologisches Neuland zu betreten. Dabei bringen Industrie und Wissenschaft ihre Kompetenzen zusammen, um zentrale Herausforderungen für ein nachhaltiges Klima direkt im Kern industrieller Prozesse zu lösen. Durch die Integration und Vernetzung verschiedener Systeme und Wertschöpfungsketten wird CO₂ genutzt, um neue Wertschöpfungsketten für nachhaltige Chemikalien und Kraftstoffe zu schaffen und gleichzeitig schädliche Emissionen zu reduzieren.”

Prof. Robert Schlögl, Projektkoordinator Grundlagenforschung: „Die Verknüpfung von Stahl, Energie und Chemie eröffnet dabei nicht nur Wege zur Emissionsreduktion, sondern trägt auch zur Stabilisierung von Energiesystemen bei: Erneuerbare Energien lassen sich so flexibel in industrielle Prozesse integrieren – ein Beitrag zur Systemstabilität, der über den einzelnen Standort hinausgeht.“

Von der Demonstration zur industriellen Perspektive

Mit zunehmender technologischer Reife rückt nun die Frage der Skalierung in den Vordergrund. Die im Projekt entwickelten Prozesse bilden die Grundlage für industrielle Anwendungen und neue Geschäftsmodelle entlang nachhaltiger Wertschöpfungsketten. Gleichzeitig wird das Produktportfolio kontinuierlich weiterentwickelt, um dem wachsenden Bedarf an klimafreundlichen Chemikalien und Energieträgern Rechnung zu tragen.

Dr. Markus Oles, Projektkoordinator für die beteiligten Industrieunternehmen, erklärt: „Das Interesse an Kohlenstoff-Recycling-Anwendungen ist heute quer durch alle Branchen erkennbar. Indem wir CO₂ als Rohstoff etablieren, stärken wir nachhaltig die wirtschaftliche Resilienz. Neben der großindustriellen Anwendung interessieren sich heute zunehmend auch innovative KMU für diese Technologien, um Kohlenstoffe flexibel im Kreislauf zu halten.“

Prof. Görge Deerberg, Projektkoordinator anwendungsorientierte Forschung, sagt: „Die Erfahrungen aus zehn Jahren Carbon2Chem^® bestätigen, dass die Transformation energieintensiver Industrien machbar ist – wenn Technologie, Partnerschaft und ein langer Atem zusammenkommen, um den anhaltenden Transformationsprozess zu gestalten. Diese Erfahrungen in der engen Zusammenarbeit von Grundlagenforschung, anwendungsorientierter Forschung und Industrie sind zugleich ein Angebot an Wirtschaft und Wissenschaft: als Orientierung und Ermutigung für ähnliche Vorhaben.“

Nächste Schritte: Wasserstoff und Sustainable Aviation Fuel

Die bereits bestehende Elektrolysehalle mit dem Pilot-Elektrolyseur von thyssenkrupp nucera für die Produktion grünen Wasserstoffs wird bald um eine weitere Elektrolysehalle erweitert. Die für das kommende Jahr geplante Übergabe der neuen Elektrolysehalle an thyssenkrupp nucera stärkt die Wasserstoffversorgung am Standort und schafft eine wichtige infrastrukturelle Voraussetzung für den kontinuierlichen industriellen Betrieb.

 Dr. Werner Ponikwar, CEO von thyssenkrupp nucera, sagt: „Carbon2Chem^® war und ist für die Weiterentwicklung unserer Elektrolysetechnologie von unschätzbarem Wert. Der Standort bietet ein einzigartiges industrielles Umfeld, in dem neue Technologien unter realen Bedingungen im Praxisbetrieb getestet werden können und Wasserstoff produzieren. Zehn Jahre Carbon2Chem^® zeigen, wie wichtig solche industriellen Test- und Entwicklungsumfelder sind, um Technologien in Richtung Anwendung und Skalierung zu bringen.“

Parallel zum Bau der zusätzlichen Elektrolysehalle wurde der Bau einer Anlage zur Produktion von Sustainable Aviation Fuel (SAF) in Duisburg freigegeben. Damit wird die Nutzung von CO₂ als Rohstoff auf den Luftverkehr ausgeweitet – einem Sektor, in dem klimafreundliche Alternativen besonders dringend gebraucht werden.

Matthias Kammel sagt: „Zehn Jahre Carbon2Chem^® zeigen, was möglich ist, wenn Industrie und Wissenschaft gemeinsam und mit Ausdauer an einer Aufgabe arbeiten, die größer ist als jeder einzelne Akteur. Der nächste Abschnitt beginnt – mit dem Anspruch, das Gelernte in den industriellen Maßstab zu überführen.“

Weitere Informationen unter thyssenkrupp Carbon2Chem®: Ein Beitrag zum Klimaschutz