i&mb Industrie & Management Beratung intern. GmbH

„Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie (KlimPro-Industrie)“, Einreichungsfristen: 16.12.2019 und 15.12.2020

Der Sektor Industrie war im Jahr 2017 mit 200 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten der zweitgrößte Treibhausgas­emittent in Deutschland. Er hat einen Anteil von rund 20 % an den Treibhausgasemissionen. Etwa 38 % der Industrieemissionen sind direkt auf Produktionsprozesse in der Grundstoffindustrie zurückzuführen. Daher werden im Rahmen dieser Richtlinie bevorzugt hoch innovative Themen gefördert, die zur direkten Vermeidung von treibhauswirksamen Emissionen in der Industrie beitragen.

Ziel der Förderrichtlinie ist es, die deutsche Grundstoffindustrie zu befähigen, treibhausgas-vermeidende Prozesse und Verfahrenskombinationen zu entwickeln und mittel- bis langfristig in die Praxis zu überführen. Hierzu sollen neue Technologien oder Technologiekombinationen entwickelt und exemplarisch angewendet werden, die möglichst zur direkten Vermeidung von Treibhausgasen in der Industrie beitragen. Es sollen neue Ansätze aus der industriellen anwendungsorientierten Grundlagenforschung mit einem erheblichen Innovationspotenzial erforscht und die Voraussetzung für weiterführende Innovationsprozesse hinsichtlich einer industriegetriebenen Weiterentwicklung und Verwertung geschaffen werden.

Es werden Projekte mit starker Wirtschaftsbeteiligung, idealerweise unter industrieller Federführung, gefördert. Für jedes Projekt sollen begleitende Lebenszyklusanalysen (LCA) erfolgen, die eine Betrachtung der Treibhausgasemissionen der Prozesse sowie des ­damit assoziierten Energieaufwands und der damit einhergehenden Wirtschaftlichkeit erlauben.

Gegenstand ist die Förderung von Verbundprojekten zur FuE von Technologien und Prozessen, die bevorzugt zu einer direkten Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen − und damit zur Treibhausgasneutralität der deutschen Industrie − beitragen. Die Vorhaben können bis Technology Readiness Level (TRL) 5 (Demonstrations- bzw. Technikumsanlagen) gefördert werden.

Nicht berücksichtigt werden die beiden Themenschwerpunkte CCU und Substitution fossiler durch nachwachsende Rohstoffe als Beitrag zum Klimaschutz.

Förderschwerpunkte

Die Förderrichtlinie ist technologie- und branchenoffen. Es stehen aber Wirtschaftsbranchen mit hohen Treibhausgasemissionen wie beispielsweise die Eisen- und Stahlherstellung, die Mineralverarbeitende Industrie (Schwerpunkte: Zement, Kalk, Keramik, Glas), die Nichteisen-Metallindustrie (Schwerpunkte: Aluminium- und Kupferproduktion) sowie die Chemische Grundstoffindustrie besonders im Fokus der Förderrichtlinie.

Eisen- und Stahlerzeugung

Die integrierte Hochofenroute ist das weltweit dominierende Verfahren zur Produktion von Primärstahl. Durch den Einsatz fossiler Kohlenstoffträger als Reduktionsmittel fallen große Mengen klimarelevanter Prozessemissionen an. Alternative technologische Ansätze zur Vermeidung dieser Prozessemissionen sind zum einen Ansätze zur Sub­stitution der gewöhnlich eingesetzten Reduktionsmittel beispielsweise durch Wasserstoff, zum anderen ist die Eisenerzelektrolyse eine technologische Handlungsoption zur Reduktion der Prozessemissionen.
Derzeit ist jedoch die Wirtschaftlichkeit der gasbasierten Reduktionsverfahren in Deutschland größtenteils nicht gegeben. Bei den Elektrolyse-Verfahren ist die notwendige Technologiereife noch nicht erreicht.

Mineralverarbeitende Industrie

In der mineralverarbeitenden Industrie entsteht der weitaus größte Anteil der Treibhausgase in der Zementindustrie beim Klinkerbrennprozess. Für eine direkte Reduktion der Treibhausgase kann beispielsweise der Klinkeranteil durch Mehrkomponenten­zemente reduziert werden. Allerdings scheint es derzeit, dass das noch verbleibende Minderungspotenzial von klimarelevanten Prozessemissionen von Mehrkomponentenzementen absehbar sehr begrenzt ist.
Eine weitere Möglichkeit zur direkten Vermeidung von prozessbedingten Treibhausgasemissionen ist die Entwicklung von alternativen Bindemitteln und hier die Substitution des im Zementklinker enthaltenen Rohstoffs Kalkstein.

Chemische Industrie

Die Herstellung von Ammoniak, Adipin- und Salpetersäure sowie weiterer Grundchemikalien sind Hauptverursacher der klimarelevanten Prozessemissionen in der Chemischen Industrie. Die Herstellung von Ammoniak (NH3) stellt die Hauptquelle für die in der Grundstoffchemie freigesetzten prozessbedingten CO2-Emissionen dar.
Die Umstellung der Synthesegasherstellung mittels Dampfreformer auf die Wasserelektrolyse vereinfacht die ­Ammoniaksynthese und ist ein möglicher Ansatz für die Senkung der Prozessemissionen. Verfahrensschritte wie Reformierung und Gaswäsche entfallen, dafür wird aber eine Luftzerlegung notwendig. Insgesamt steigt der ­Strombedarf bei der Wasserelektrolyse stark an. Ein wirtschaftlicher Betrieb dieser Technologie ist bei den heutigen Strompreisen schwierig.

Nichteisen-Metallindustrie

Im Bereich der Nichteisen-Metallindustrie entstehen großen Mengen an Treibhausgasen bei der Produktion von Primäraluminium mittels Schmelzflusselektrolyse. Hier gibt es zwei Hauptquellen für klimarelevante Prozessemissionen. Zum einen den Reduktionsstoff Kohlenstoff (Anode), welcher bei der Elektrolyse Sauerstoff bindet und dadurch unter Entstehung von u. a. CO2 abbrennt, sowie die perfluorierten Kohlenwasserstoffe Tetrafluormethan (CF4) und Hexafluorethan (C2F6), welche beim Anodeneffekt in sehr kleinen Mengen entstehen. Jedoch liegt das Treibhausgaspotenzial dieser Gase bei 6 500 bis 9 000 CO2-Äquivalenten.
Zur Verminderung dieser Prozessemissionen sind eine Reihe theoretisch möglicher Optionen bekannt. Z. B. Verfahren zur Prozessstabilisierung und zur Minimierung des Anodeneffekts, Entwicklung von inerten Anoden, Entwicklung von carbothermischen Prozessen oder Chlorierung von Aluminiumoxid (Al2O3) mit darauffolgender Elektrolyse von Aluminiumchlorid.

Vernetzungs- und Transfervorhaben

Zusätzlich zu den wissenschaftlichen Verbundprojekten soll ein projektübergreifendes Vernetzungs- und Transfervorhaben gefördert werden, das die Innovationskraft der umsetzungsorientierten Verbundprojekte durch eine gezielte Vernetzung der Verbünde untereinander sowie mit ihrem Umfeld stärken soll.

Antragsberechtigt sind Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft mit Betriebsstätte oder Niederlassung in Deutschland, Hochschulen, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und gesellschaftliche Organisationen. wie z. B. Vereine, Verbände und Stiftungen.

Die Förderquote für Unternehmen beträgt 50 % (nicht rückzahlbarer Zuschuss). Das Antragsverfahren ist zweistufig angelegt. Projektskizzen sind beim Projektträger DLR einzureichen.

1. Termin: bis zum 16. Dezember 2019
2. Termin: bis zum 15. Dezember 2020