Carbon4PtL

Integrierte CO₂-Nutzung für die Herstellung von E-Fuels

Im Projekt Carbon4PtL wird ein integriertes Konzept zur Nutzung von CO₂in der Herstellung von E-Fuels für den Luftverkehr entwickelt. Durch Analyse der gesamten Wertschöpfungskette werden zentrale Prozesspunkte optimiert und die Grundlage für eine industrielle Skalierung geschaffen. Damit leisten wir einen entscheidenden Beitrag zur Defossilisierung des Verkehrssektors.

Ziel von Carbon4PtL ist es, eine Durchführbarkeitsstudie zu entwickeln, wie Kohlenstoffdioxid (CO₂) für die Power-to-Liquid (PtL)-Produktion nachhaltig und wirtschaftlich verfügbar gemacht werden kann. Dabei werden kritische Prozesspunkte, wie die Reinheit des CO_2, untersucht und die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Prozesse bewertet. Dazu arbeitet CENA Hessen von 2024-2026 mit Forschungsinstituten und Industriepartnern im Projekt Carbon4PtL zusammen.

CENA Hessen ist Projektkoordinator für Carbon4PtL und untersucht, inwieweit die bestehende Regulatorik angepasst werden müsste, um CO₂als Produkt nutzbar zu machen. Dabei betrachten wir die regulatorischen Rahmenbedingungen für die Aufbereitung von Kohlenquellen zur Kraftstoffherstellung, analysieren bestehende Investitionshemmnisse und entwickeln darauf aufbauend Handlungsempfehlungen.

Das Projekt wird mit rund 0,63 Millionen Euro vom Hessischen Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum (HMWVW) gefördert.

Innovatives CO2-Management für Hessen

Die geplante Durchführbarkeitsstudie schafft Transparenz über die bestehenden CO₂-Punktquellen und die perspektivische Emissionsleistung anhand verschiedener Szenarien. Dies ermöglicht gezielte Maßnahmen zum CO₂-Management und deren Überwachung.

Durch die Verwendung realer Daten von hessischen CO₂-Punktquellen, Prognosen zu deren zukünftiger Entwicklung und die Berücksichtigung der konkreten Verhältnisse in Hessen sollen die Ergebnisse und Erkenntnisse der Studie eine größtmögliche Realitätsnähe erreichen. Alternative Nutzungsmöglichkeiten von CO₂ werden in dieser Studie teilweise berücksichtigt, da auch diese eine entsprechende Reinigung und Logistik erfordern. Möglich wäre eine rohstoffliche Nutzung des CO₂ (Carbon Capture and Usage, CCU) außerhalb von PtL-Kraftstoffen, z.B. in der chemischen Industrie, oder ggf. eine Verbringung in Lagerstätten (Carbon Capture and Storage, CCS).

Ein integrierter Projektansatz zur vollständigen Betrachtung der CO2-Supply-Chain

Carbon4PtL umfasst die gesamte Supply-Chain von möglichen CO₂-Punktquellen über die Logistik bis hin zur CO₂-Nutzung in der PtL-Synthese. Einzelne PtL-Anlagen existieren bereits, jedoch fehlt eine wissenschaftliche Analyse, die die gesamte CO₂-Supply-Chain umfasst und damit Fragen zur Skalierung der industriellen CO₂-Nutzung beleuchtet.

Projektansatz für das Projekt Carbon4PtL visualisiert die einzelnen Schritte der Wertschöpfungskette von CO2-Quellen, über Abscheidung und Reinigung, über die Logistik, der Verarbeitung, der Aufbereitung und der Nutzung im Luftverkehr.

Wir beschäftigen uns mit folgenden Forschungsfragen entlang der Wertschöpfungskette:

Welche CO₂-(Punkt-)Quellen gibt es heute in Hessen und welche sind zukünftig zu erwarten?
Welche CO₂-Mengen fallen heute und voraussichtlich zukünftig an?
Welche Zusammensetzungen haben die verschiedenen Abgase?
Wie kann das CO₂ abgetrennt und gereinigt werden?
Wie hoch sind die Kosten für die Abscheidung und Reinigung von CO₂?
Wie sind die CO₂-Quellen in Hessen verteilt und welche Standorte eignen sich für Verarbeitungsanlagen?
Wie könnte eine Produktdefinition für CO₂ aussehen?
Wie kann industrielles CO₂ technisch und regulatorisch nutzbar gemacht werden?
Wie nachhaltig, ökonomisch und ökologisch, wäre eine CO₂-Nutzung (CCU) gegenüber der Lagerung (CCS)?

Langfristige Defossilisierung des Verkehrssektors

Für die Herstellung von E-Fuels wird neben grünem Wasserstoff auch CO₂benötigt. Hierfür kommen verschiedene Quellen in Frage: Während biogene Quellen (z. B. Altspeiseöle) tendenziell begrenzt sind, ist die Gewinnung aus der Atmosphäre (Direct Air Capture, DAC) aufgrund der geringen CO₂-Konzentration aufwändig und derzeit noch sehr teuer. Eine weitere CO₂-Quelle sind industrielle Punktquellen. Ein Großteil der CO₂-Emissionen, die aus Punktquellen stammt, entsteht aus der Verbrennung fossiler Energieträger. Daneben gibt es aber auch prozessbedingte Emissionen, z.B. in der Zement- und Kalkindustrie. Zwar können diese durch den Umstieg auf erneuerbare Energien nicht vermieden werden, doch sie bieten das Potenzial zukünftig für die Herstellung von E-Fuels genutzt zu werden.

Umfrage

CO₂ als Ressource: Welches Potential gibt es zukünftig in Hessen?

Um eine realistische Einschätzung zu erhalten, wie sich die CO₂-Emissionen in Hessen bis 2045 entwickeln, laden wir Sie herzlich ein, an unserer Umfrage teilzunehmen. Teilen Sie uns Ihre Perspektive mit und bringen Sie Ihre Stimme in die Diskussion rund um das Thema Carbon Management in Hessen ein.

Die Umfrage beinhaltet Fragen zu den aktuellen CO₂-Emissionen Ihres Unternehmens, zur Zusammensetzung der Abgasströme, zur Herkunft der CO₂-Emissionen, zu den zukünftigen CO₂-Emissionen sowie ergänzende Fragen zur Einschätzung notwendiger Rahmenbedingungen für die CO₂-Nutzung. Hinweis: Wir orientieren uns bei dieser Umfrage an BUBE, dem System für betriebliche Umweltdatenberichterstattung nach 11.,13. und 17. BIMSchV.

Allen teilnehmenden Unternehmen senden wir auf Wunsch die Projektergebnisse zu. Profitieren Sie auch von Einladungen zu Projektveranstaltungen, um die Ergebnisse mit verschiedenen Stakeholdern, u.a. der Politik, zu diskutieren.

Vielen Dank für Ihre Unterstützung.

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FAQ

Wo finde ich Hilfe bei technischen Problemen?

Bitte kontaktieren Sie Alexander.Werner@Hessen-Agentur.de.

Wer ist Ansprechpartner bei inhaltlichen Rückfragen?

Bitte schreiben Sie eine Mail mit Ihrer Frage an support_carbon4ptl@uni-kassel.de. Wir melden uns zeitnah bei Ihnen.

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Ja, Sie können die Umfrage zwischenspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzen. Klicken Sie vor Verlassen der Umfrage dafür auf "Weiter/ Speicher", damit Ihre bisherigen Antworten auf der aktuellen Umfrageseite gespeichert werden.

Wie gehe ich vor, wenn mir nach Absenden des Fragebogens ein Fehler aufgefallen ist?

Bitte schreiben Sie einer Mail an support_carbon4ptl@uni-kassel.de.

Partner

Das Konsortium setzt sich aus fünf Projektpartnern zusammen und wird von vier assoziierten Partnern aus der Industrie inhaltlich unterstützt.

Zu den Partnern im Projekt Carbon4PtL zählen neben CENA Hessen, das Center for Environmental Systems Research (CESR), die Frankfurt University of Applied Science (FRA UAS), die INERATEC GmbH und die Provadis School of International Management & Technology AG. Als assoziierte Partner wirken die Dyckerhoff GmbH, die Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG, die HIM GmbH sowie die Infraserv Höchst GmbH & Co. Höchst KG mit.

CENA Hessen ist der Projektkoordinator. Neben der laufenden Koordination übernimmt CENA Hessen auch die Federführung bei der Erstellung der Gesamtstudie. Das Kompetenzzentrum bearbeitet darüber hinaus das Thema Regulierung.

Das Center for Environmental Systems Research (CESR) im Kassel Institute for Sustainability der Universität Kassel erfasst die CO₂-Punktquellen in Hessen in einem Emissionskataster. Auf Basis einer anschließenden Szenarioanalyse wird die zukünftige Verfügbarkeit von CO₂ aus Punktquellen abgeschätzt.

Die Frankfurt University of Applied Sciences untersucht die Anforderungen an den CO₂-Transport und entwickelt ein Netzwerkmodell für den Transport von CO₂-Punktquellen zu Produktionsstandorten.

Im Projekt Carbon4PtL analysiert die INERATEC GmbH verschiedene PtL-Standorte anhand unterschiedlicher Kriterien, die im Projekt erarbeitet werden. Zudem wird ein Reinigungskonzept für CO₂ aus Punktquellen für den Einsatz in der Fischer-Tropsch-Synthese entwickelt.

Die Provadis School of International Management & Technology AG erstellt eine technisch-ökonomische Analyse, da neben der technischen Machbarkeit auch eine positive wirtschaftliche Bewertung des Gesamtprojektes Voraussetzung für eine spätere Realisierung ist. Eine Lebenszyklusanalyse quantifiziert darüber hinaus detailliert die Umweltauswirkungen, wie z.B. den CO₂-Fußabdruck und den Ressourcenverbrauch.

Die Dyckerhoff GmbH ist ein Hersteller von Zement und Transportbeton und gehört zum italienischen Buzzi Unternehmen. In Deutschland werden sieben Zementwerke betrieben, die Hauptverwaltung befindet sich in Wiesbaden.

Die Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG entwickelt und produziert Gussteile für verschiedene Anwendungen, unter anderem für die Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie. Der Hauptsitz befindet sich im hessischen Stadtallendorf.

Die HIM GmbH ist einer der führenden Anbieter der deutschen Kreislaufwirtschaft. Das Unternehmen betreibt an fünf Standorten in Deutschland Spezialanlagen, in denen gefährliche Abfälle vorbehandelt, umgeschlagen, chemisch-physikalisch oder thermisch behandelt und gegebenenfalls sicher gelagert werden. HIM hat ihren Sitz in Biebesheim und ist ein Unternehmen der Indaver-Gruppe.

Die Infraserv Höchst GmbH & Co. Höchst KG ist der Standortbetreiber des Industrieparks Höchst. Als Industriedienstleister kümmert sie sich unter anderem um die Energieversorgung, die Entsorgung, das Facility Management und die Sicherheit.