Der Wasserstoff-Durchbruch von CoorsTek schürt die Hoffnung auf saubere Energie in Colorado

Ein Durchbruch in der Energietechnologieforschung führt ein Unternehmen aus Colorado dazu, Erdgas in Wasserstoffkraftstoff umzuwandeln, mit dem Ziel, die Kohlenstoffemissionen von Langstreckenschiffen und Industrieprozessen zu senken.

Das in Golden ansässige Unternehmen CoorsTek, das seit langem dafür bekannt ist, Industrien mit technischen Keramikprodukten zu beliefern, hat sich mit Forschern in Oslo, Norwegen und Spanien zusammengetan, um Keramikmembranen zu entwickeln, die mit einer elektrischen Ladung reines Kohlendioxid und Wasserstoff aus den durch sie geleiteten Methanströmen trennen.

„Alle haben versucht, Wasserstoff auf effiziente Weise abzutrennen und ihn problemlos nutzen zu können, sei es bei der Verbrennung oder durch elektrochemische Prozesse wie Brennstoffzellen“, sagte Timothy Coors, Co-CEO von CoorsTek und Vorsitzender von seine Tochtergesellschaft an der Forschung beteiligt. „Das ist ein großer Schritt.“

Methan ist der Hauptbestandteil von Erdgas. CoorsTek geht davon aus, dass seine Membranen das Herzstück wasserstoffproduzierender Brennstoffzellen sein werden, die an Schifffahrtsknotenpunkten zur Herstellung von Treibstoff für mit Wasserstoff betriebene Langstrecken-Lkw sowie an Industriestandorten wie Kunststoffherstellern eingesetzt werden, die derzeit Erdgas verbrennen, aber versuchen, Treibhausgase zu reduzieren Emissionen durch die Umstellung auf Wasserstoff.

Die Keramikmembranen versprechen, die Umwandlung von Methan in Wasserstoff weitaus energieeffizienter zu machen als bestehende Methoden, und die Wasserstoff produzierenden Keramikmembranreaktoren wären kompakt genug, um dort zu passen, wo bereits Erdgas verwendet wird, sagt das Unternehmen.

Das Membranwissenschaftsteam von CoorsTek in Norwegen, Teil eines Unternehmens mit 6.000 Mitarbeitern und Standorten auf der ganzen Welt, demonstrierte die Produktion kleiner Mengen Wasserstoff mithilfe von Keramikmembranen, die in kleinen, batterieähnlichen Reaktoren untergebracht sind.

Das Unternehmen arbeitet mit der Finanzierung und dem Fachwissen von Energiegiganten wie Saudi Aramco, Equinor, ExxonMobil und Shell an der Technologie und plant den Bau einer Pilotanlage in Saudi-Arabien, die 250 Kilogramm Wasserstoff pro Tag produzieren kann – genug, um eine Lkw-Flotte zu betanken .

In dieser Größenordnung könnte das Unternehmen beginnen, die Kommerzialisierung der Technologie in Angriff zu nehmen und herauszufinden, welche Rolle CoorsTek dabei spielen kann, die Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff zu einem stabilen Geschäft zu machen, sagte Coors.

„Unser Ziel ist es, innerhalb der nächsten acht Jahre mit etwas fertig zu sein“, sagte er.

CoorsTek ist vor allem für die Herstellung von Spezialkeramik für die Halbleiterfertigung, medizinische Geräte und Verteidigungsanwendungen bekannt. Die Forschung zur Wasserstoffumwandlung ist nicht neu – das Unternehmen leitet seit 13 Jahren mit seinem in Oslo ansässigen Team die Forschung und Entwicklung für Keramikmembranreaktoren.

Die Reaktoren bestehen aus methanumwandelnden Zellen, von denen jede etwa die Größe einer AA-Batterie hat und in Sechsergruppen zu größeren Zellen mit einer Länge von etwa 60 cm gestapelt sind.

Mit einer elektrischen Ladung spaltet sich durch sie hindurchströmendes Methan in seine Bestandteile Kohlendioxid und Wasserstoff, und diese werden unter Druck erzeugt, sodass sie leicht für die Verwendung in der Nähe aufgefangen oder für eine Pipeline weiter unter Druck gesetzt werden können, sagt Coors.

Der Strom aus relativ reinem Kohlendioxid könnte zur Verwendung in kommerziellen Prozessen wie der Getränkeherstellung oder an Gewächshäuser verkauft werden, anstatt durch die Verbrennung des Erdgases in die Atmosphäre freigesetzt zu werden, sagte Coors.

Der Vorteil der effizienten Herstellung von Wasserstoff aus Methan besteht darin, dass die umfangreichen bestehenden Pipelinenetze und Infrastrukturen für Erdgas genutzt werden können, sagte Coors.

Wasserstoff gilt seit langem als saubere Alternative zur Verbrennung fossiler Brennstoffe. Die Abtrennung des häufig vorkommenden Elements aus Wasser oder Erdgas, wo Wasserstoff am einfachsten zu finden ist, war bisher so umständlich und energieintensiv, dass eine wirtschaftlich sinnvolle Nutzung von Wasserstoff bisher nicht möglich war.

CoorsTek sieht in seinen Membranen einen Durchbruch, wenn es darum geht, Wasserstoffkraftstoff zu einem realistischen Ersatz zu machen, wo Elektrobatterien nicht gut passen und an vielen Orten, an denen die Umstellung der bestehenden Erdgasinfrastruktur auf Wasserstoff relativ einfach wäre, sagte CoorsTek.

CoorsTek hat technische Keramikdichtungen und andere Komponenten hergestellt, die beim hydraulischen Brechen und in anderen Bereichen der Öl- und Gasproduktion verwendet werden, und macht das Unternehmen damit mit der Welt der Energie vertraut.

Es sei noch zu früh, um zu garantieren, dass die Wasserstoffforschung einen bedeutenden neuen Geschäftszweig für CoorsTek hervorbringen werde, aber es gebe gutes Potenzial, sagte Coors.

„Ich denke, wir werden im Energiebereich eine Rolle spielen“, sagte er. „Für die Herstellung solcher Energiezellen und anderer Komponenten sind wir von Natur aus geeignet.“