Elektrifizierung der Chemieindustrie – vom Molekül bis zum Verbundstandort

Bei Douglas Adams war die Antwort auf die Frage aller Fragen 42. In der chemischen Industrie könnte sie aktuell „Strom“ lauten. Denn die Elektrifizierung hat das Potenzial, die Branche grundlegend zu verändern. Auch jenseits der Wasserstoffwirtschaft bieten sich viele Ansatzpunkte. Dafür ist allerdings noch einiges an Transformationsaufwand zu leisten.

Die Elektrifizierung der chemischen Industrie ist eines der strategisch wichtigen Themen, die die Branche – und die Dechema – derzeit beschäftigen. Was sich in einem Wort kompakt zusammenfassen lässt, gliedert sich in eine ganze Reihe von Technologien und Konzepten, die unabhängig voneinander, aber auch synergistisch eingesetzt werden können.

Elektrochemie: Vielseitig und rückstandsfrei

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Redox-Reaktionen gehören zu den häufigsten Reaktionstypen in der Chemie. Zwar dominiert bei der Diskussion über die Transformation der chemischen Industrie derzeit Wasserstoff, doch es gibt verschiedene andere elektrochemische Prozesse, bei denen Strom ohne den Umweg über Wasserstoff direkt genutzt wird. Elektronen sind ein „Reagenz“, das keine Rückstände hinterlässt und damit vor allem aus Sicht des Downstream-Processing große Vorteile hat. Darüber hinaus sind die Prozesse häufig besonders selektiv.

Der bekannteste industrielle elektrochemische Prozess ist die Chloralkali-Elektrolyse, bei der Chlor, Natronlauge und Wasserstoff hergestellt werden. Zwar wird er seit etwa 1890 industriell genutzt, doch auch heute gibt es noch Entwicklungsarbeiten zur Steigerung der Effizienz. Moderne Sauerstoffverzehrkathoden können den Strombedarf um bis zu 50 % reduzieren. Da dabei anders als im klassischen Membranverfahren kein Wasserstoff als Nebenprodukt anfällt, bestimmt der Standort, ob ihr Einsatz sinnvoll ist oder ob weitere Prozesse auf die Nutzung des Wasserstoffs angewiesen sind.