Deliverable D6.6 - Integrated sustainability assessment report
ēQATOR project reports
Autor*innen: Sonja Haertlé, Hanna Karg, Guido Reinhardt, Heiko Keller, Nils Rettenmaier
Im Rahmen des ēQATOR-Projekts werden elektrisch beheizte katalytische Reaktoren entwickelt, mit denen Biogas (ein Gemisch aus Methan und Kohlendioxid) in Synthesegas (ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff) umgewandelt wird. Synthesegas, auch „Syngas“ genannt, ist ein gängiger chemischer Baustein für eine Vielzahl von Produkten, darunter Methanol. Erneuerbares Methanol gilt als wichtiger Kraftstoff für schwer zu dekarbonisierende Verkehrssektoren und als zentrale Plattformchemikalie für die Defossilisierung von Produkten und Dienstleistungen. Das ēQATOR-Konzept ermöglicht die Herstellung von erneuerbarem Methanol aus Biogas, das aus Biomasse-Reststoffen und biogenen Abfällen gewonnen wird. Das Biogas wird durch katalytisches Reformieren in Syngas umgewandelt, worauf in einem zweiten Schritt die eigentliche Methanolsynthese folgt. Um den im Biogas enthaltenen biogenen Kohlenstoff so weit wie möglich zu verwerten, hat ēQATOR Konzepte für die elektrische Beheizung dieses energieintensiven Prozesses sowie für die Einbindung von Wasserstoff entwickelt, der mit erneuerbarem Strom erzeugt wird.
Im Rahmen des Projekts wurde eine integrierte Lebenszyklus-Nachhaltigkeitsbewertung durchgeführt, um fundierte Entscheidungen sowohl für die Technologieentwicklung als auch für politische Rahmenbedingungen zu unterstützen. Ziel dieser Studie war es, die potenziellen Nachhaltigkeitsvorteile von erneuerbarem Methanol, das nach den ēQATOR-Konzepten hergestellt wird, im Vergleich zu Methanol aus Erdgas zu bewerten und verschiedene ēQATOR-Varianten mit unterschiedlichen Heiz- und Reformierungskonzepten sowie verschiedenen Biogas-Substraten miteinander zu vergleichen. Ein weiteres wichtiges Ziel der Studie war es, Optimierungspotenziale zu identifizieren, um Schwerpunkte für die Weiterentwicklung des ēQATOR-Konzepts zu ermitteln. Die Studie fasste drei separate, sich ergänzende Bewertungen der klassischen Säulen der Nachhaltigkeit – (techno-)ökonomische, ökologische und soziale Aspekte – zu einem Gesamtbild zusammen und analysierte diese gemeinsam, um einen integrierten Überblick über die mit dem ēQATOR-Konzept verbundenen Nachhaltigkeitsauswirkungen zu liefern. Die Ergebnisse werden im Kontext der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (UN SDGs) betrachtet.
In allen Analysen wurde ein gemeinsamer Satz von Szenarien bewertet, basierend auf Massen- und Energiebilanzen, die aus detaillierten Prozessmodellen abgeleitet wurden und potenzielle zukünftige Varianten der elektrisch beheizten Methanolproduktion aus Biogas und erneuerbarem Strom im Maßstab von 500 Nm³ Biogas-Einsatz pro Stunde darstellen. Die Szenarien umfassen zwei verschiedene Heizkonzepte (Widerstandsheizung und Mikrowellenheizung), zwei verschiedene Reformierungskonzepte (Trockenreformierung und Mischreformierung), zwei verschiedene Biogas-Substrate (Gülle und den organischen Anteil von Siedlungsabfällen) sowie zwei Umsetzungsszenarien (entweder wurde das Substrat vor der Errichtung einer ēQATOR-Anlage zur Energieerzeugung genutzt oder es wurde auf Feldern ausgebracht oder kompostiert).
Das wichtigste Ergebnis des Vergleichs der ēQATOR-Systeme mit der konventionellen oder sogar verbesserten zukünftigen Produktion von fossilem Methanol ist, dass Methanol auf der Basis von Biogas und erneuerbarem Strom mit einem deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck verbunden ist. Andere Umweltauswirkungen und soziale Risiken sind bei beiden Systemen vergleichbar. Das ēQATOR-Konzept bietet zwar eine größere Rohstoffsouveränität, kann jedoch unter den derzeitigen rechtlichen Rahmenbedingungen aufgrund der Rohstoffpreise und der Skaleneffekte nicht mit fossilem Methanol konkurrieren. Es ist sehr wahrscheinlich oder wahrscheinlich, dass die Umsetzung eines ēQATOR-Systems einen positiven Beitrag zur Erreichung der UN-SDGs 3, 9 und 12–15 leisten würde.