Zum Hauptinhalt springen

Förderprogramm Dekarbonisierung in der Industrie

Eine industrielle Fabrik mit Arbeitern in Schutzkleidung, die an verschiedenen Maschinen und Geräten arbeiten

CO₂-frei-flex-Al

CO₂-frei-flex-Al – Neue Ofentechnologie für CO₂-freie Aluminiumproduktion

Zuwendungsempfänger: Trimet Aluminium SE

Projekt: Flexible CO2-freie Herstellung von Aluminium 

Branche: Nichteisenmetalle

Projektart: Forschung und Entwicklung

Laufzeit

geplant

01.01.2025 bis 31.12.2028

Verortung

Essen – Nordrhein-Westfahlen

Fördervolumen

2.987.667,57 €

Jährlich werden weltweit rund 70 Millionen Tonnen Aluminium produziert – Tendenz steigend. Der Werkstoff ist begehrt und kommt etwa bei Getränkedosen oder in der Automobilindustrie zum Einsatz. Bei der energieintensiven Herstellung werden jedoch große Mengen klimaschädlicher Treibhausgase freigesetzt. Der Aluhersteller Trimet forscht daher im nordrhein-westfälischen Essen an einem innovativen Verfahren, um die CO2-Entstehung in der Produktion zu vermeiden.

Die Herausforderung: CO₂-Entstehung durch konventionelle Schmelzflusselektrolyse

Aluminium wird mittels Elektrolyse in Schmelzöfen hergestellt. Hierbei wird die chemische Verbindung Aluminiumoxid durch den Einsatz von elektrischem Strom in seine Einzelbestandteile aufgespalten. Die für diese elektrochemische Reaktion notwendige Anode und Kathode bestehen aus Kohlenstoff, der sich während der Produktion verbraucht und dabei klimaschädliches CO2 freisetzt.

Bei der energieintensiven Aluminiumerzeugung beeinflussen zudem die CO2-Emissionen der Stromerzeugung die Klimabilanz des Werkstoffs. Bislang erfordert die Aluminiumherstellung einen stabilen Stromverbrauch, um die Schmelztemperatur konstant zu halten. Damit die Produktion auch unter Einsatz von erneuerbaren Energien gewährleistet werden kann, forscht Trimet auch am Umgang mit einer variablen Stromversorgung. Das soll die Produktion in energiearmen wie -reichen Phasen ermöglichen.

Grafische Darstellung von Elektrolysezellen mit Einsatz von inerter Anode und Kathode und dem entstehenden Nebenprodukt des Prozesses, Sauerstoff.

Die Innovation: Pilotanlage für klimafreundliche Aluminiumherstellung

Seit 2022 forscht das Unternehmen mit weiteren Partnern an der Aluminiumherstellung mittels einer sogenannten “inerten Anode”. Die in dem neuartigen Verfahren eingesetzten Anoden und Kathoden bestehen aus einem Material, das beim Elektrolyseprozess Sauerstoff statt Kohlendioxid freisetzt und damit die Emission von klimaschädlichen Treibhausgasen vermeidet. So können die direkten CO2-Emissionen bei der Metallerzeugung auf nahezu null gesenkt werden.

Die bereits gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage und sollen nun schrittweise zu einer Pilotanlage weiterentwickelt werden. Das Elektrolysesystem wird dabei optimiert, um eine niedrigere Prozesswärme und eine bessere Energieeffizienz zu ermöglichen.

Gleichzeitig soll der Einsatz in einem schwankenden Energiesystem erforscht werden. Mit Prototypen verschiedener Größen wird der Einfluss auf den Elektrolyten und dessen Verhalten im Schmelzofen untersucht. Ziel der Vergleichsproben ist eine Optimierung für einen kommerziell erfolgreichen Betrieb. Nach dem erfolgreichen Abschluss der Pilotphase wird Trimet die Technologie jetzt an drei Elektrolyseöfen unter Produktionsbedingungen erproben.

Bei Trimet treiben wir die Entwicklung einer flexiblen, CO₂-freien Aluminiumproduktion voran, um einen nachhaltigen Beitrag für unsere Zukunft zu leisten.
Philipp Schlüter, Vorsitzender des Vorstands der Trimet Aluminium SE

Ausblick: Umstellung auf CO₂-neutrale Ofentechnologie bis 2045

Der Einsatz der inerten Anode soll bis zum Jahr 2040 soweit erforscht sein, dass ein Teil der Produktion vollständig umgestellt werden kann. Der Aluminiumproduzent hat seine Standorte in den vergangenen Jahren so umgerüstet, dass sie flexibel schwankende Strommengen aus Windkraft- und Photovoltaikanlagen verarbeiten können. Mit der inerten Ofentechnologie bereitet sich das Familienunternehmen darauf vor, Aluminium bis zum Jahr 2045 gänzlich klimaneutral zu produzieren

Förderlogos des BMWK und der Next Generation EU

Andere Projekte dieses Förderprogramms

  • Das Werk von Orion Engineered Carbons in Kalscheuren
    laufend

    Clean Carbon Black – Research and Development

    Orion Engineered Carbons forscht an der klimafreundlichen Erzeugung von Industrieruß, sogenanntem Carbon Black, aus Altreifen.

  • Eine Einzelstabvergütungsanlage
    abgeschlossen

    EVAGMH

    Der Stahlhersteller Georgsmarienhütte errichtet eine mit Grünstrom betriebene induktive Einzelstabvergütungsanlage zur treibhausgasarmen Wärmebehandlung von Stabstahl.