In Kürze
INDICO₂ entwickelt ein innovatives Verfahren zur klimafreundlichen Herstellung von Dimethylcarbonat (DMC) aus CO₂ und grünem Methanol. Durch den Einsatz induktiv beheizter Katalysatoren und integrierter Wasserentfernung sollen Ausbeute und Energieeffizienz erheblich gesteigert werden. Ziel ist es, eine wirtschaftlich attraktive und nachhaltige Alternative zu etablierten, fossilbasierten Produktionsprozessen zu schaffen.
Woran wir arbeiten
Motivation
Die chemische Industrie steht vor der Herausforderung, fossile Rohstoffe durch nachhaltige Alternativen zu ersetzen und gleichzeitig klimarelevante Emissionen zu reduzieren. Dimethylcarbonat (DMC) ist ein vielseitig einsetzbarer chemischer Grundstoff, der unter anderem in Lithium-Ionen-Batterien, als Lösungsmittel, als Kraftstoffkomponente sowie in der Kunststoffproduktion genutzt wird. Die heutige Herstellung basiert überwiegend auf fossilen Rohstoffen und teils problematischen Chemikalien wie Kohlenmonoxid oder Phosgen.
Innovationsansatz
In INDICO₂ wird ein nachhaltiges Verfahren für die wirtschaftliche Herstellung von reinem DMC aus CO₂ und grünem Methanol entwickelt. Dafür strebt das Vorhaben die selektive Erwärmung des Katalysators mittels induktiver Heizung an, was einen grundlegend neuen Weg der Reaktionsführung eröffnet. Dafür werden Katalysatormaterialen entwickelt und in einem neuartigen Festbettreaktor zusammen mit Molsieben eingesetzt, welche das bei der Reaktion entstehende Wasser in situ adsorbieren und somit das Gleichgewicht auf die Produktseite verschieben.
Umsetzung und Mehrwert
Im Projekt entwickeln die Verbundpartner gemeinsam neue Katalysatormaterialien, konzipieren und konstruieren einen Laborprototyp des Reaktors, optimieren die Produktaufreinigung und analysieren die Wirtschaftlichkeit sowie die Nachhaltigkeit des Verfahrens. Ein zentrales Entwicklungsziel ist die deutliche Verbesserung der Reaktionsperformance gegenüber dem heutigen Stand der Technik: Der CO₂-Umsatz soll etwa um den Faktor zehn gesteigert werden, bei gleichzeitig hoher Selektivität für Dimethylcarbonat. Dadurch könnte die direkte CO₂-basierte Herstellung von DMC erstmals wirtschaftlich attraktiv werden. Langfristig kann das entwickelte Konzept nicht nur die nachhaltige Herstellung von DMC ermöglichen, sondern auch auf weitere CO₂-basierte chemische Prozesse übertragen werden. INDICO₂ leistet damit einen Beitrag zur klimafreundlichen Transformation der chemischen Industrie und zur technologischen Souveränität Europas.
INDICO₂ in Zahlen
Partner
Erfolgreiche Forschung lebt von Zusammenarbeit. Entdecken Sie die Partner, die das Projekt aktiv begleiten und voranbringen.
Das IHE des Forschungszentrums Jülich bildet den Kern des Helmholtz-Clusters für nachhaltige und infrastrukturkompatible Wasserstoffwirtschaft (HC-H₂), eines der größten Strukturwandelprojekte Deutschlands. Im IHE findet Forschung zum Thema Speicherung, Lagerung und Transport von Wasserstoff und Energie in nachhaltigen Energie- und Wasserstoffträgern statt. Im Projekt INDICO2 übernimmt das IHE die Koordination des Verbundvorhabens und verantwortet die Entwicklung sowie den Betrieb des Reaktorprototyps. Darüber hinaus führt sie die reaktionstechnischen Untersuchungen zur DMC-Synthese durch.
Institut für Anorganische Chemie
Die Julius-Maximilians-Universität Würzburg ist eine forschungsstarke Universität mit besonderer Expertise in den Naturwissenschaften und der Entwicklung funktionaler Materialien. Im Projekt entwickelt die JMU am Institut für anorganische Chemie neuartige induktiv beheizbare Katalysatormaterialien und untersucht deren thermische Eigenschaften sowie deren Zusammenspiel mit Adsorptionsmaterialien.
Das Helmholtz-Institut für Polymere in Energieanwendungen Jena (HIPOLE Jena, Teil des Helmholtz-Zentrum Berlin) erforscht hocheffiziente, skalierbare, kostengünstige und nachhaltig produzierte Technologien zur Energiespeicherung und Energieumwandlung. Im Rahmen von INDICO₂ entwickelt HIPOLE Jena allgemein anwendbare Werkzeuge für die techno-ökonomische und Lebenszyklusanalyse und quantifiziert damit das Potential der neuen DMC-Syntheseroute sowie verwandter Prozesse, die induktive Heizung mit Wasseradsorption verbinden.
Die Himmelwerk Hoch- und Mittelfrequenzanlagen GmbH ist spezialisiert auf industrielle Induktionstechnologien und Hochfrequenzsysteme. Im Projekt entwickelt Himmelwerk die notwendige induktive Heiztechnik und unterstützt die technische Integration in das Reaktorsystem.
Die ASG Analytik-Service AG verfügt über langjährige Erfahrung in Kraftstoffanalytik, chemischer Prozessentwicklung und Produktcharakterisierung. Im Projekt entwickelt ASG Analytik- und Aufreinigungsverfahren für das erzeugte DMC und bewertet dessen potenzielle industrielle Nutzung.
Assoziierter Partner
Das Chemiewerk Bad Köstritz bringt Expertise im Bereich Adsorbentien und Molsiebe ein und unterstützt das Projekt bei der Auswahl geeigneter Materialien für die Wasseradsorption im Reaktionssystem.
Unterauftragnehmer
Harold Scholz & Co. ist spezialisiert auf industrielle Spezialmaterialien und unterstützt das Projekt bei der Bereitstellung und Entwicklung geeigneter Suszeptormaterialien für die induktive Erwärmung.
Kontakt
Dr.-Ing. Patrick Schühle
Institute for a Sustainable Hydrogen Economy (Forschungszentrum Jülich)
p.schuehle@fz-juelich.de