Wasserstoff als Energieträger
Wasserstoff ist zwar ein vielseitiger Energieträger, doch der Transport großer Mengen über weite Strecken ist noch immer eine Herausforderung. Eine Lösung könnte grünes Ammoniak sein, denn NH3 ist bei Transport und Lagerung leichter handhabbar als H2.
Ammoniak hat einige positive Eigenschaften, die es zu einem wichtigen Energieträger machen könnten. Diese betreffen nicht nur die Chemie und die Physik, sondern auch die Infrastruktur: Keine andere Chemikalie wird weltweit in so großen Mengen produziert wie Ammoniak. Die Erzeugungs- und Transporttechnologie muss also nicht mühsam skaliert werden, sondern ist in Großkonzernen schon etabliert.
Für die Herstellung von Ammoniak wurden laut Internationaler Energieagentur (IEA) 2019 rund 31 Megatonnen Wasserstoff benötigt. Damit steht die Ammoniakproduktion an zweiter Stelle bei den größten Wasserstoffverbrauchern, direkt nach den Raffinerien – und sie ist in den letzten Jahren deutlich gewachsen. Sowohl Düngemittel als auch andere darauf basierende Produkte verzeichnen eine steigende Nachfrage.
Die Ammoniakherstellung ist auch beim Energiebedarf und den CO2-Emissionen vorne dabei, nämlich die Nummer eins unter den Chemikalien. Wer grünes Ammoniak herstellen will, muss zunächst den eingesetzten Wasserstoff nachhaltig erzeugen. Bisher wird Wasserstoff in der Regel mithilfe fossiler Kohlenwasserstoffe produziert, zumeist aus Erdgas.
Erzeugt wird Ammoniak fast ausschließlich im Haber-Bosch-Verfahren. Dieses machte es vor gut hundert Jahren erstmals möglich, den Stickstoff aus der Luft in Form von Ammoniak chemisch zu binden. Seitdem können auf diesem Wege auch zu geringen Kosten Düngemittel herstellt werden, was zu einer deutlichen Steigerung der Produktionsmengen in der Landwirtschaft führte – nicht ohne Nebenwirkungen für das Ökosystem.
Das Haber-Bosch-Verfahren stellt den entscheidenden letzten Schritt bei der Ammoniakherstellung dar. Hierbei reagiert der Stickstoff mit dem Wasserstoff – in der Regel unter hohem Druck und angeschoben durch einen eisenhaltigen Katalysator.
… gekürzte und am 6.12.2021 geänderte Online-Version, da sich ein Rechenfehler eingeschlichen hatte
Den kompletten Fachbericht finden Sie in der aktuellen Ausgabe des HZwei-Magazins.
Autorin: Eva Augsten
