In Kürze
Im Projekt SOFT werden innovative Katalysatoren entwickelt zur klimaneutralen Herstellung kurzer Kohlenwasserstoffketten (Olefine) aus CO₂ und grünem Wasserstoff mittels Fischer-Tropsch-Synthese. Ziel ist es, fossile Rohstoffe in der Chemieindustrie zu ersetzen und Kohlenstoffkreisläufe zu schließen, indem CO₂ in wertvolle chemische Grundstoffe überführt und so Emissionen sowie Ressourcenabhängigkeiten nachhaltig reduziert werden.
Woran wir arbeiten
Motivation
Das Projekt adressiert die dringende Notwendigkeit zur Defossilisierung der chemischen Industrie, indem darin eine nachhaltige Alternative zur fossilen Produktion kurzkettiger Olefine – Kohlenstoffketten mit einer Länge von 2 – 4 Kohlenstoffatomen – entwickelt wird. Diese Olefine sind essenzielle Bausteine für Kunststoffe wie Polyethylen und Polypropylen, die 45 % aller in Deutschland produzierten Kunststoffe ausmachen. Die aktuelle Produktion basiert stark auf fossilen Ressourcen mit hohem CO₂-Fußabdruck (1–2,5 kg CO₂/kg Produkt). Das Projekt zielt darauf ab, eine zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft zu schaffen, indem abgeschiedenes CO₂ und grüner Wasserstoff durch Fischer-Tropsch-Synthese in diese wertvollen chemischen Grundstoffe umgewandelt werden.
Innovationsansatz
Ziel des Projektes ist die Entwicklung neuartiger eisenbasierter Katalysatoren, die speziell für die selektive Produktion kurzkettiger Olefine aus CO₂ und H₂ via Fischer-Tropsch-Synthese optimiert sind. Zu den Hauptinnovationen gehören:
- systematische Katalysatorentwicklung durch Co-Fällung, Schichtdoppelhydroxide (LDH) und Beschichtungsmethoden
- gezielte Promotorenoptimierung zur Steigerung der Olefinselektivität von derzeit 25 % auf 40–60 %
- Integration von Produktgasrecycling
- Skalierung vom Labor- zum technischen Maßstab (>100 kg) mit geeigneter Katalysatorformulierung für Industriereaktoren.
Umsetzung und Mehrwert
Das Projekt bereitet den Weg zu einem möglichen bedeutenden ökonomischen und ökologischen Mehrwert durch die Etablierung deutscher Technologieführerschaft in nachhaltiger chemischer Produktion. Es ermöglicht CO₂-Nutzung als Kohlenstoffsenke in langlebigen Kunststoffprodukten, unterstützt die Kreislaufwirtschaft durch Abfall-zu-Chemikalien-Umwandlung und reduziert die Abhängigkeit von fossilen Importen. Die Zusammenarbeit stärkt deutsche Lieferketten von der Katalysatorproduktion (Clariant, Lanxess) bis zu Endanwendungen (Raffinerie Heide). Erwartete Ergebnisse umfassen neue Patente, die Vorbereitung von einem neuen industriellen Prozess und somit die Positionierung Deutschlands als Vorreiter in nachhaltiger industrieller Transformation.
SOFT in Zahlen
Partner
Erfolgreiche Forschung lebt von Zusammenarbeit. Entdecken Sie die Partner, die das Projekt aktiv begleiten und voranbringen.
Clariant’s Business Unit Catalysts entwickelt, produziert und vertreibt technische Katalysatoren für die chemische sowie petrochemische Industrie, für Anwendungen im Bereich der Luftreinigung sowie der Synthesegas- und Kraftstoffaufbereitung. Mit dem Motto „Greater catalyst. Smaller footprint“ steht Nachhaltigkeit im Zentrum: Ressourcenintensive Prozesse werden effizienter gestaltet, Emissionen reduziert und Kreislaufwirtschaft gefördert. Der Schwerpunkt der Projektarbeiten der Clariant wird der Scale-Up der erarbeiteten Katalysatoren in den Multi-kg-Maßstab sein.
LANXESS hat am Standort Krefeld-Uerdingen ca. 100 Jahre Erfahrung in der Herstellung von Eisenoxiden für pigmentäre und technische Anwendungen. Es wurde dabei von Beginn an begleitend an Eisenoxiden geforscht und die Produkte an die jeweiligen Anwendungen angepasst. Im Projekt werden von LANXESS verschiedene angepasste Eisenoxide für die Katalysatorproduktion synthetisiert, weiter optimiert und später bis in den Technikumsmaßstab (>100 kg) skaliert.
Mit einer Kapazität von 4,5 Millionen Tonnen Rohöl pro Jahr und einem breiten Portfolio an petrochemischen Produkten liefert die Raffinerie Heide unverzichtbare Rohstoffe für den täglichen Bedarf. Die Produkte finden Anwendung in alltäglichen Gegenständen – von Kraftstoffen bis hin zu Chemikalien. Im Projekt wird von der Raffinerie Heide die technische Bewertung der Prozessintegration in ein Raffinerieumfeld stattfinden.
Die Professur für Reaktionstechnik an der TU Bergakademie Freiberg beschäftigt sich unter anderem mit der wissensbasierten Entwicklung und Optimierung von heterogenen Katalysatoren für die Abgasreinigung und Syntheseprozesse. Der Schwerpunkt der Mitarbeit im Projekt SOFT liegt auf der Entwicklung olefinselektiver Fischer-Tropsch-Katalysatoren, deren umfangreicher Testung sowie der Optimierung der Betriebsbedingungen des Syntheseprozesses.
Das MPI CEC beschäftigt sich mit den grundlegenden chemischen Prozessen, die bei der Speicherung und Umwandlung von Energie eine Rolle spielen. Ziel ist es, mithilfe der Entwicklung von neuen und leistungsfähigen Katalysatoren Energie aus erneuerbaren Ressourcen so zu speichern, dass sie zeit- und ortsunabhängig genutzt werden kann. Das MPI CEC beschäftigt sich im Projekt mit der Entwicklung leistungsfähiger Katalysatoren und deren detaillierter Untersuchung auf ihre Eignung für die Olefinsynthese aus Synthesegas.
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