Erdgas: Rohstoffbasis der chemischen Industrie

Die che­mi­sche In­dus­trie be­nö­tigt rie­si­ge Men­gen an Gas. Erd­gas ist für sie ein wich­ti­ger Ener­gie­trä­ger und ein ele­men­ta­rer Roh­stoff zur stoff­li­chen Nut­zung, zum Bei­spiel für die Am­mo­ni­ak­her­stel­lung. Die Ent­wick­lung in­no­va­ti­ver Ver­fah­ren ist im vol­len Gan­ge, da­mit die che­mi­sche In­dus­trie nach­hal­ti­ger wird.

Enormer Gas-Bedarf für chemische Produkte

Für die che­mi­sche In­dus­trie hat Gas ei­ne fun­da­men­tal gro­ße Be­deu­tung. Der Ver­band der che­mi­schen In­dus­trie (VCI) be­schreibt es recht an­schau­lich: Ein Gü­ter­zug, mit der Lo­ko­mo­ti­ve im Frank­fur­ter Haupt­bahn­hof und dem letz­ten Wag­gon im süd­spa­ni­schen Sevilla, hät­te theo­re­tisch so viel Erd­gas ge­la­den, wie die che­mi­sche In­dus­trie in Deutsch­land ver­braucht – al­ler­dings nicht et­wa pro Jahr, son­dern in­ner­halb von sechs Stun­den.

Die et­wa 2.000 Un­ter­neh­men der che­mi­schen In­dus­trie in Deutsch­land nut­zen den Energieträger ei­ner­seits zur Er­zeu­gung von Wär­me oder Strom: 2021 ver­brau­chten die Be­trie­be da­für rund 80 Te­ra­watt­stun­den (TWh). An­de­rer­seits dient CH4, al­so Methan, auch als Aus­gangs­stoff für zahl­rei­che Pro­duk­te: Die che­mi­sche In­dus­trie nutzt die im Erd­gas ent­hal­te­nen Koh­len­stoff­ver­bin­dun­gen und er­zeugt da­raus or­ga­ni­sche Ver­bin­dun­gen, aus de­nen ei­ne Viel­zahl von End­pro­duk­ten her­ge­stellt wird. Für die stoffliche Nutzung sind 2021 ca. 40 TWh Erdgas verwendet worden.

Gas ist elementar für die Glasherstellung

Vie­le Pro­zes­se in die­sem In­dus­trie­zweig sind drin­gend auf ei­nem kon­ti­nu­ier­li­chen Gas­-Nach­schub an­ge­wie­sen. Und die Pro­duk­te, die aus die­sen Pro­zes­sen ent­ste­hen, sind wie­de­rum von ele­men­ta­rer Wich­tig­keit für an­de­re Sek­to­ren un­se­rer Wirt­schaft, vor al­lem für die Nah­rungs­mit­tel­pro­duk­ti­on und die Her­stel­lung von Me­di­ka­men­ten. Die gro­ße Be­deu­tung von Erd­gas für un­se­re Wirt­schaft zeigt sich in der che­mi­schen In­dus­trie be­son­ders ein­drucks­voll.

Ammoniak: Hohe Relevanz für Alltagsprodukte

Erd­gas ist un­ver­zicht­bar für die Her­stel­lung von Am­mo­ni­ak. Der Groß­teil des kon­ven­ti­o­nel­len Am­mo­ni­aks wird über das Haber-Bosch-Ver­fah­ren her­ge­stellt, die Ga­se Stick­stoff und Was­ser­stoff re­a­gie­ren zu der che­mi­schen Ver­bin­dung NH3. Am­mo­ni­ak ist das Ba­sis­pro­dukt un­ter an­de­rem für Stick­stoff­dün­ger und di­ver­se Me­di­ka­men­te. Der Was­ser­stoff, der in Am­mo­ni­ak ent­hal­ten ist, wird heu­te zum größ­ten Teil aus Erd­gas ge­won­nen. 2021 wur­den in Deutsch­land über 2,4 Mil­li­o­nen Ton­nen der un­ver­zicht­ba­ren Che­mi­ka­lie er­zeugt. Da Am­mo­ni­ak brenn­bar ist und in Brenn­stoff­zel­len zu Strom um­ge­wan­delt wer­den kann, eig­net es sich auch als Ener­gie­trä­ger z. B. im Schiffs­an­trieb.

Mineraldünger braucht Gas

Um die Ver­sor­gung mit Nah­rungs­mit­teln zu si­chern, braucht es Dün­ge­mit­tel. Wird das Gas knapp, muss auch die Pro­duk­ti­on von aus Am­mo­ni­ak ge­won­ne­nen Dün­ge­mit­tel zu­rück­ge­fah­ren wer­den. Die Ge­trei­de­pro­duk­ti­on in Deutsch­land wür­de deut­lich zu­rück­ge­hen. Folg­lich könn­ten die we­sent­li­chen Roh­stof­fe für Brot und an­de­re Teig­wa­ren feh­len bzw. sich ver­teu­ern. Deutsch­land könn­te ei­nen Ver­sor­gungs­eng­pass er­le­ben, der auch durch ei­ne Stei­ge­rung der Im­por­te – sei es von Dün­ge­mit­teln oder di­rekt von Ge­trei­de – nicht kom­pen­siert wer­den könn­te.

Die­ses Bei­spiel zeigt, wie ab­hän­gig un­se­re Wirt­schaft von ei­ner si­che­ren und sta­bi­len Gas­-Ver­sor­gung ist. Am­mo­ni­ak aus der che­mi­schen In­dus­trie dient auch Phar­ma­un­ter­neh­men zur Pro­duk­ti­on wich­ti­ger Me­di­ka­men­te: Aus Am­mo­ni­ak wer­den zum Bei­spiel Amine ge­won­nen, Bau­stei­ne zahl­rei­cher Che­mi­ka­lien in der Phar­ma­zie. Da­ne­ben wer­den so­ge­nann­te De­ri­va­te (che­misch ver­än­der­te Ab­lei­tun­gen) von Am­mo­ni­ak auch für die Er­zeu­gung di­ver­ser Kunst­stof­fe ver­wen­det.

Rohstoff Erdgas aktuell nicht zu ersetzen

Da Erd­gas an vie­len Stel­len in der che­mi­schen In­dus­trie als Roh­stoff und als Ener­gie­trä­ger ei­ne zen­tra­le Rol­le spielt, ist es auch be­son­ders schwer zu er­set­zen: Le­dig­lich 1 bis 4 Pro­zent des Gas-Be­darfs könn­te kurz­fris­tig aus an­de­ren Quel­len sub­sti­tu­iert wer­den, hat der BDEW Bun­des­ver­band der Ener­gie- und Was­ser­wirt­schaft er­rech­net. Be­reits ei­ne Re­du­zie­rung der Gas­-Lie­fe­run­gen wür­de vie­ler­orts un­wei­ger­lich die Ein­stel­lung der kom­plet­ten Be­triebs­tä­tig­keit be­wir­ken. Da­raus wür­de sich ein enor­mer wirt­schaft­li­cher Scha­den er­ge­ben: Für die Be­trie­be durch Pro­duk­ti­ons­aus­fäl­le und da­durch be­ding­te Kun­den­ab­wan­de­rung so­wie ggf. Stand­ort­schlie­ßun­gen, volks­wirt­schaft­lich durch Kurz­ar­beit und im schlimms­ten Fall Mas­sen­ent­las­sun­gen mit den sich da­raus er­ge­ben­den enor­men Trans­fer­leis­tun­gen.

Bedeutung von Erdgas in der chemischen Industrie

Trans­for­ma­ti­on ist be­reits im Gan­ge

Die Ab­hän­gig­keit von Gas und da­mit auch von Gas-Im­por­ten lässt sich nicht kurz­fris­tig mi­ni­mie­ren. Die lang­fris­ti­ge Pers­pek­ti­ve sieht al­ler­dings sehr viel­ver­spre­chend aus: Da die Che­mie­in­dus­trie di­ver­se Vor­pro­duk­te für an­de­re In­dus­trie­zwei­ge her­stellt, hat ei­ne Um­stel­lung ih­rer Pro­zes­se auf grü­ne Ener­gien ei­nen er­heb­li­chen Ef­fekt auf die Nach­hal­tig­keit vie­ler ver­schie­de­ner Wert­schöp­fungs­ket­ten. Da­bei wird er­neu­er­ba­rer und de­kar­bo­ni­sier­ter Was­ser­stoff ei­ne ent­schei­den­de Rol­le spie­len.

Energie Wasserstoff

Großes Potenzial von grünem Ammoniak

In Kom­bi­na­ti­on mit der Was­ser­elek­tro­ly­se kön­nen Am­mo­ni­ak-An­la­gen künf­tig grü­nen Am­mo­ni­ak pro­du­zie­ren. Der be­nö­tig­te kli­ma­neu­tra­le Was­ser­stoff wird aus Son­nen- und Wind­ener­gie her­ge­stellt.

Der nor­we­gi­sche Yara-Kon­zern hat schon vor län­ge­rer Zeit ei­nen Pro­zess ein­ge­lei­tet, mit dem mit­tel­fris­tig konventionelles Erd­gas als Roh­stoff durch grü­nen Was­ser­stoff er­setzt wird. In ei­nem In­dus­trie­park im nor­we­gi­schen Porsgrunn er­rich­tet der deut­sche An­la­gen­bau­er Lin­de ei­ne Elek­tro­ly­se-An­la­ge für grü­nen Was­ser­stoff. Sie wird Ethan als Roh­stoff in der Pro­duk­ti­on er­set­zen und soll 41.000 Ton­nen CO2 pro Jahr ein­spa­ren. Der Strom aus er­neu­er­ba­ren Ener­gien wird ge­nü­gend Was­ser­stoff lie­fern, um 20.500 Ton­nen Am­mo­ni­ak pro Jahr zu pro­du­zie­ren, die wie­de­rum in 60.000 bis 80.000 Ton­nen Grün­dün­ger um­ge­wan­delt wer­den kön­nen.

Mit die­ser De­mons­tra­ti­ons- und Ver­suchs­an­la­ge will Yara ei­nen wich­ti­gen Schritt auf dem Weg zur De­kar­bo­ni­sie­rung der Am­mo­ni­ak­in­dus­trie ge­hen. Be­reits 2024 sol­len die ers­ten grü­nen Am­mo­ni­ak­pro­duk­te auf den Markt kom­men, zum ei­nen fos­sil­frei­er Dün­ger, zum an­de­ren emis­si­ons­frei­er Schiffs­kraft­stoff. "Grü­nes Am­mo­ni­ak ist der Schlüs­sel zur Ver­rin­ge­rung der Emis­si­o­nen aus der welt­wei­ten Nah­rungs­mit­tel­pro­duk­ti­on und dem Trans­port über lan­ge Stre­cken", sagt Magnus Ankarstrand, Prä­si­dent von Yara Clean Ammonia.

Die gesamte Geschichte lesen Sie in der Titelstory vom Gasmagazin.

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Wasserstoff macht die chemische Industrie klimaneutral

Was­ser­stoff ist in der Che­mie­in­dus­trie schon heu­te ein wich­ti­ger Roh­stoff- und Ener­gie­lie­fe­rant. Wenn es ge­lingt, den Be­darf der Bran­che in Zu­kunft mit kli­ma­neu­tra­lem Was­ser­stoff zu be­die­nen, könn­te das den CO2-Aus­stoß in der che­mi­schen In­dus­trie von bis­her über 30 Mil­li­o­nen Ton­nen CO2eq im Jahr er­heb­lich re­du­zie­ren.

Soll da­rü­ber hi­naus der heu­ti­ge Gas­-Be­darf der che­mi­schen In­dus­trie – jähr­lich mehr als 100 Mil­li­ar­den Ki­lo­watt­stun­den – in Zu­kunft aus­schließ­lich mit er­neu­er­ba­ren und de­kar­bo­ni­sier­ten Ga­sen ge­deckt wer­den, sind di­ver­se Maß­nah­men nö­tig:

  • Die Was­ser­stoff­er­zeu­gung in Deutsch­land muss mas­siv aus­ge­baut wer­den. Das be­dingt ei­nen schnel­le­ren Aus­bau der Er­neu­er­ba­ren Ener­gien.
  • Da­mit ge­nü­gend Was­ser­stoff zur Ver­fü­gung steht, muss je­de Tech­no­lo­gie in Be­tracht kom­men, die ei­ne treib­haus­gas­ar­me Was­ser­stoff­er­zeu­gung er­mög­licht. Da­zu ge­hö­ren auch blau­er und tür­ki­ser Was­ser­stoff.
  • Die be­ste­hen­de Gas-In­fra­struk­tur kann wich­ti­ge Bei­trä­ge leis­ten, um Was­ser­stoff zu den In­dus­trie­kun­den zu trans­por­tie­ren.

Vie­le In­dus­trie­un­ter­neh­men ha­ben die Not­wen­dig­keit nach­hal­ti­ge­ren Wirt­schaf­tens ver­stan­den. Um die Gas-Ver­sor­gung brei­ter auf­zu­stel­len, wird an zu­kunfts­fä­hi­gen Tech­no­lo­gien ge­ar­bei­tet. Auch die Gas-Wirt­schaft ar­bei­tet be­reits in­ten­siv da­ran, die Er­zeu­gung von kli­ma­neu­tra­lem Was­ser­stoff vo­ran­zu­trei­ben.

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