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Annette-von-Droste-Hülshoff-Gymnasium

Vom Klimakiller zum Energieträger – Der Sabatier-Prozess als Weg zur synthetischen und biogenen Methanisierung

Projektbetreuer:
Hendrik Büdding, Michael Deittert, Daniel Spieker

Projektteilnehmer:                 
Lucy Liem, Franka Hofer, Isabelle Schmoltzi, Nikola Peric, Robert Zaps

 

 

 

 

Projektbeschreibung

Eine Möglichkeit die CO2 Emission einzudämmen, ist die Nutzung des bereits ausgestoßenen Kohlenstoffdioxids. Bei der Sabatier-Reaktion reagieren CO2 und H2 unter Zugabe von Energie stark exotherm zu CH4 und H2O. Das durch CO2 generierte CH4 kann dann wieder zur Energiegewinnung verwendet werden. So kann die Nutzung des Sabatier-Prozesses unter anderem zur Dekarbonisierung der Erdatmosphäre beitragen, wenn das für den Prozess verwendete CO2 als Abfall durch Verbrennungsprozesse entstanden ist. Unter diesen Umständen stellt der Sabatier-Prozess zudem eine Variante der „Waste-to-Value-Nutzung" dar. Der Sabatier-Prozess wird in unserer Arbeit auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt: zum einen auf synthetischer und zum anderen auf biogener Ebene. Im Rahmen unserer Projektarbeit werden wir zunächst die beiden Wege der Methansynthese durch den Sabatier-Prozess vergleichen und anschließend auf eine jeweilige Eignung für die Waste-to-Value-Nutzung prüfen. Auf synthetischer Ebene untersuchen wir zudem die Auswirkung der drei Katalysatoren Perl, Perlplatin und Platin sowie ohne Katalysator als Vergleichsprobe in Abhängigkeit von der Zeit auf die Effizienz der Sabatier-Reaktion. Im nächsten Schritt unserer Versuchsreihe ersetzten wir das reine CO2- Edukt durch eine unreine Abgasprobe eines Motorrads, wodurch das CO2 als Abfallprodukt vorliegt und somit der Sabatier-Prozess als Komponente einer Waste-to-Value Nutzung simuliert wird. Auf biogener Ebene der Methansynthese übernehmen im Gärsubstrat vorhandene Archaeebakterien die Rolle der Katalysatoren für die Sabatier-Reaktion. Zusammenfassend ist uns im Rahmen der Versuchsreihe gelungen, sowohl auf synthetischer als auch auf biogener Ebene aus CO2 Methan zu generieren. In jedem Gasprodukt konnte Methan qualitativ nachgewiesen werden. Folgend kann der Klimakiller CO2 in den Energieträger CH4 umgesetzt werden und so wieder nutzbar werden. Im Idealfall kann das Produkt als Synthetic Natural Gas in das Erdgasnetz eingespeist werden.
Der Sabatier-Prozess und sein zukunftsweisendes Potenzial gewinnen erst seit Kurzem an Bedeutung. Aktuell werden erste Pilotprojekte (z.B. in der Forschung von Audi) entwickelt, sodass wir die Möglichkeit hatten, ein noch unberührtes Thema zu untersuchen.

 

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