Chlor-Herstellung

Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung

Im Verbundvorhaben "Effizienzsteigerung bei der Chlor-Herstellung" wurden zwei Verfahren weiterentwickelt, mit denen sich der Energiebedarf und die CO2-Emissionen bei der Chlor-Herstellung reduzieren lassen. Zudem wird mit Hilfe neuer Katalysatoren der Verbrauch des Edelmetalls Ruthenium gesenkt.

Chlor ist ein Schlüsselelement in der chemischen Industrie: Etwa 65 Prozent aller chemischen Produkte werden direkt oder indirekt damit hergestellt. Etwa 95 Prozent des benötigten Chlors werden durch die energieintensive Elektrolyse wässriger Lösungen aus Kochsalz hergestellt, zum Teil auch über die Elektrolyse von Salzsäure (wässrige Chlorwasserstoff-Lösung). Die energieeffizientere Alternative der Chlorwasserstoff-Oxidation (Deacon-Verfahren) wird bisher noch wenig genutzt.

Bei beiden Prozessen werden Edelmetall-haltige Katalysatoren benötigt, vor allem aus Ruthenium. Ruthenium gehört zu den Platingruppenmetallen und wird von der EU auf der Liste der kritischen Rohstoffe geführt, die besonderen Versorgungsrisiken unterliegen. Ein Ziel des Projekts war die Entwicklung rutheniumarmer beziehungsweise rutheniumfreier Katalysatoren, um unabhängiger von dem knappen Rohstoff zu werden. Die vom Verbund entwickelten Katalysatoren machen eine signifikante Reduzierung oder sogar die Substitution von Ruthenium möglich.

Bei der Herstellung von Chlor durch Kochsalz-Elektrolyse werden derzeit deutschlandweit etwa 0,35 Tonnen Edelmetall (insbesondere Ruthenium) als Katalysatoren eingesetzt. Durch die neuen Katalysatoren kann der Bedarf um etwa 0,08 Tonnen pro Jahr verringert werden. Beim Deacon-Verfahren ist eine Senkung des Ruthenium-Bedarfs um 50 Prozent möglich. Zudem wurde für diesen Prozess ein edelmetallfreier Hochtemperaturkatalysator pilotiert. In Summe ist beim Deacon-Verfahren eine Edelmetallreduzierung um 70 bis 80 Prozent möglich, was etwa 0,045 Tonnen Ruthenium pro Jahr entspricht.

Beim Elektrolyse-Verfahren wird durch die neuen Katalysatoren zudem die elektrische Zellspannung um etwa 50 Millivolt reduziert, was bei deutschlandweitem Einsatz eine jährliche Einsparung von etwa 250 Millionen Kilowattstunden und 0,16 Millionen Tonnen CO2 zur Folge hätte. Zusätzlich können bei vollständiger Umstellung der Chlorwasserstoff‐Elektrolyse auf Chlorwasserstoff‐Oxidation (Deacon-Verfahren) rund 400 Millionen Kilowattstunden Elektrizität sowie 0,3 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.


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