Forschern ist es mithilfe eines neuen Verfahrens gelungen, äußerst effizient Wasserstoff aus Ameisensäure herzustellen. Durch jährlich anfallende Bioabfälle in einer Größenordnung von mehreren Millionen Tonnen erscheint das daraus entstehende Potenzial enorm.
Neben der Wind- und Solarkraft hat sich Wasserstoff zu einer wichtigen Säule der Energieversorgung entwickelt. Doch häufig ist die Produktion weiterhin ein Problem. Produzieren wir etwa Wasserstoff mit Kohlestrom, so verschieben sich die Emissionen nur weiter nach vorn in den Lebenszyklus. Forscher des Leibniz-Instituts für Katalyse e.V. (LIKAT) haben in Kooperation mit dem bayerischen KMU OxFA jetzt aber eine mögliche Lösung vorstellt.
Es geht um ein neuartiges Katalysatorsystem, das die Freisetzung von Wasserstoff aus biobasierter Ameisensäure ermöglicht. Als Basis dienen verholzte oder feuchte Reststoffe, vergorene Biomasse oder Abfälle aus der Industrie. Laut Daten des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) fällt allein in Deutschland Biomasse in einer Größenordnung von rund 31 Millionen Tonnen Trockensubstanz pro Jahr an.
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Fast 100 % Ausbeute bei Umwandlung von Ameisensäure in Wasserstoff
In einer Pilotanlage im OxFA-Technikum lief das System über 820 Stunden stabil. Dabei entstanden etwa 30 Kubikmeter Wasserstoff im kontinuierlichen Betrieb. Das entspricht in etwa dem, was ein modernes Wasserstoffauto über 250 Kilometer verbraucht. Das System soll mit Ameisensäure mit einem Wassergehalt von fünf bis 99 Prozent funktionieren. Die Reaktion erfolge bei etwa 65 Grad Celsius. Henrik Junge, unter dessen Leitung am LIKAT in Rostock das System entwickelt wurde, dazu:
Unser Katalysator zeigt zwar eine leicht geringere Aktivität als andere bekannte Systeme, jedoch können unterschiedlichste Wassergehalte in der biogenen Ameisensäure problemlos verwendet werden – Dr. Henrik Junge, leitender Forscher des Projekts
Der Katalysator selbst besteht aus einem speziellen Helferstoff (Ruthenium-Komplex mit Amin-Additiv) und zeige während der chemischen Reaktion eine besonders hohe Effizienz. Denn fast 100 Prozent der Wasserstoffatome sollen aus der Ameisensäure abgespaltet worden sein. Ein weiterer Vorteil liegt laut den Forschern in der nicht notwendigen Reinigung. Denn das vorhandene Wasser muss vor der Reaktion nicht erst energieintensiv herausgefiltert werden.
Ameisensäure dient als Speichersystem für den Transport
Im Resultat entsteht also eine Option, durch die sich künftig vielleicht relativ energiesparsam Wasserstoff herstellen ließe. Die Ameisensäure dient dabei nicht nur als Ausgangsstoff, sondern auch als Mittel, um Wasserstoff zu lagern und zu transportieren. Durch die angepriesene Reaktion bei 65 Grad Celsius wäre ein Einsatz in klassischen Niedertemperatur-Brennstoffzellen kein Problem.
Trotzdem gibt es noch Herausforderungen. So weist der neue Katalysator eine geringere Reaktionsgeschwindigkeit als bekannte chemische Systeme auf. Außerdem sammelt sich kontinuierlich Wasser in dem System an, das mittelfristig entfernt werden muss, ohne dabei den Katalysator zu verlieren.
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