Clean Carbon Black – Research and Development Clean Carbon Black – Research and Development (CCB-R&D) – Innovatives Verfahren zur klimafreundlichen Produktion von Industrieruß
Zuwendungsempfangende
Zuwendungsempfänger: Orion Engineered Carbons GmbH
Projekt: CCB-R&D – Neukonzeptionierung des Herstellungsprozesses von Carbon Black
Maßnahmen
Branche: Chemieindustrie
Projektart: Forschung und Entwicklung
CO2-Einsparpotenzial: Bis zu 90 Prozent weniger CO2-Ausstoß pro Tonne Industrieruß
Laufzeit
15.06.2023 bis 31.07.2029
Verortung
Werk und Technikzentrum Köln – Nordrhein-Westfalen
Fördervolumen
6.420.176,80 €
Copyright: Orion Engineered Carbons
Industrieruß wird heute in einer Vielzahl von Produkten gebraucht. Der Großteil wird für Autoreifen, Gummidichtungen oder Lacke eingesetzt. Neben der charakteristischen Schwarzfärbung hat das sogenannte Carbon Black vor allem Einfluss auf die Widerstandsfähigkeit und dient als Verstärkungsmittel. Dessen Herstellungsprozess verursacht erhebliche Treibhausgasemissionen. Die Orion Engineered Carbons GmbH forscht im Projekt „Clean Carbon Black – Research and Development (CCB-R&D)“ an einem klimafreundlichen Verfahren zur Carbon-Black-Herstellung.
Die Herausforderung: Prozessbedingte Emissionen bei der Rußproduktion
Bislang werden etwa 95 Prozent des weltweit produzierten Carbon Blacks mittels des Furnace-Ruß-Verfahrens hergestellt. Dabei werden insbesondere Schweröle in einen Brennofen eingebracht, um dort in einer vollständigen Verbrennung zu Ruß umgewandelt zu werden. Die Reaktionstemperaturen liegen bei rund 1.600 Grad Celsius. Die hierfür notwendige Energie wird bislang durch das Verbrennen von Erdgas oder Öl erzeugt. Prozessbedingt entstehen hierbei große Mengen an CO2. Das im Verbrennungsprozess entstehende Rauchgas wird abgekühlt und das enthaltene Carbon Black abgetrennt.
Bisherige Versuche, die eingesetzten Rohstoffe durch alternative Kohlenstoffquellen zu ersetzen, erwiesen sich als ineffizient. Die Kohlenstoffausbeute war geringer und es entstanden zusätzliche Emissionen. Auch die Rückgewinnung des Werkstoffes, wie beispielsweise aus Altreifen, ist bislang noch unzureichend für gleiche industrielle Anwendungen entwickelt und bietet noch keine äquivalente Alternative.
Copyright: Orion
Die Innovation: Forschung zur klimaneutralen Herstellung von Carbon Black
Orion forscht als einer der Weltmarktführer in der Produktion von speziellen und hochwertigen Carbon Blacks an der ganzheitlichen Veränderung des Herstellungsprozesses. Ziel ist es, bis zu 100 Prozent der prozessbedingten sowie bis 90 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen zu vermeiden. Dafür arbeitet das Unternehmen an der Entwicklung eines klimaneutralen Prozesses zur Herstellung von Carbon Black aus alternativen Kohlenstoffquellen sowie an der Rückgewinnung hochwertigen Carbon Blacks. Am Standort Köln wird hierfür eine Versuchsanlage errichtet. Über das neue Verfahren soll der Kohlenstoff in neue Wertstoffe gewandelt werden.
Auch bei der Rückgewinnung von Rußrohstoffen aus Altreifen fallen hohe CO2-Emissionen an. Um diese zu minimieren, wird die Aufbereitung von recyceltem Material in den Produktionsprozess integriert. Das Anlagenkonzept sieht eine direkte Einbindung der Altreifenpyrolyse, also der stofflichen Verwertung des Gummis in Industriereaktoren, in den Neumaterial-Produktionsprozess vor – dadurch werden zusätzlich Treibhausgasemissionen eingespart.
Copyright: Orion
Hohe Kohlenstoff- und Energieeffizienz sind der Schlüssel auf dem Weg zu ‚Net-Zero‘. Nach erfolgreicher Umsetzung des Anlagenkonzeptes soll die großtechnische Umsetzung zeitnah erfolgen.
Ausblick: Auf dem Weg in den industriellen Einsatz
Im Projekt CCB-R&D steht zunächst die weitere Erforschung der technischen Prinzipien für eine Anwendung im industriellen Umfeld im Vordergrund. Diese bilden die Grundlagen für eine anschließend geplante Entwicklung der integrierten Anlagentechnik und Demonstration. Orion investiert rund 12,8 Millionen Euro in das Vorhaben – 50 Prozent davon sind Fördermittel aus dem Programm „Dekarbonisierung in der Industrie“ des Bundeswirtschaftsministeriums. Zudem wird das Vorhaben durch die Europäischen Union über den Fonds „NextGenerationEU“ finanziert. Für eine Überführung der Forschung in den breiten Industrieeinsatz ist der praktische Nachweis einer gelungenen großtechnischen Umsetzung erforderlich. Die Nachfrage an Industrieruß ist global wachsend. Unternehmensangaben zufolge, die sich auf eine Marktstudie von 2021 stützen, beträgt das zu erwartende weltweite Gesamtvolumen der Carbon Black-Produktion für 2025 etwa 15 Millionen Tonnen pro Jahr.
