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Rheinisches Biokohlerevier – Transformation der fossilen Wirtschaft durch CO2-neutrale Kohlenstoffträger

Vision: Das Vorhaben RheinBio-Track soll Nukleus und Blaupause für die Transformation des Industrie- und (Land‑)Wirtschaftsstandortes NRW in eine klimaneutrale Zukunft werden. Notwendigkeit: Trotz modernster Technologien und künftiger Innovationen werden in vielen Bereichen – etwa in Metallurgie oder Umweltschutz – Kohlenstoffträger auch langfristig unverzichtbar bleiben. Eine vollständige Umstellung auf kohlenstofffreie Alternativen, wie grünen Wasserstoff, ist nicht überall möglich. Aktuell werden Kokse/Karbonisate aus Stein- und Braunkohle, also fossile Rohstoffe, als Kohlenstoffträger verwendet, die zum größten Teil importiert werden müssen. Künftig ist eine Substitution mit nachhaltigen Alternativen zwingend notwendig. Lösung: Biokohlen sind die einzige realistische Option zur Bereitstellung alternativer klimaneutraler bzw. klimanegativer Kohlenstoffträger. Deren Herstellung durch Pyrolyse (Erhitzung unter Luftabschluss) ist aus unterschiedlichsten Rest- und Abfallbiomassen möglich und in Form der Holzköhlerei seit Jahrtausenden industrielle Produktionsmethode und Kulturgut. Die langfristige stoffliche Nutzung von Biokohlen (z.B. in Landwirtschaft oder Bauwerken) bietet zudem eine einfache und effiziente Möglichkeit zur Kohlenstoffspeicherung (CCS). Umsetzung: Es bedarf eines Forschungs- und Entwicklungsstandortes im technischen Maßstab, um biogene Kohlenstoffträger der Industrie und (Land-)Wirtschaft einerseits im erforderlichen Maßstab und in reproduzierbarer Qualität verfügbar zu machen und andererseits neue Anwendungsgebiete für Biokohlen zu erschließen. Die Etablierung industrieller Verfahren zur Biomassekarbonisierung und anschließenden Veredlung und Konfektionierung der Biokohlen für die unterschiedlichen Anwendungsgebiete erfordert die vollständige Abbildung der Produktionskette, mit allen Verfahrensschritten. Mittels Pyrolysetechnik sollen Karbonisate aus biogenen und überwiegend regional verfügbaren Reststoffen, wie Altholz oder Stroh, hergestellt werden. Durch die Adressierung verschiedener Applikationsfelder – insbesondere Metallurgie, Landwirtschaft, Umweltschutz – mit divergierenden Anforderungen an die Produktqualität, soll ein Konzept ohne Nutzungskonkurrenz entstehen. Der Schwerpunkt in den Applikationen liegt auf einer zielgerichteten Kaskadennutzung der Karbonisate und der nachhaltigen Nutzung der weiteren Produkte (flüssige und gasförmige Kohlenwasserstoffe). Die gezielte Verknüpfung der individuellen Anforderungen in den Nutzungsfeldern an die Biokohlen mit den verfügbaren Biomassesortimenten zu deren Produktion macht eine weitgehend reststofffreie Herstellung und Anwendung der biogenen Kohlenstoffträger möglich. In allen Anwendungsfeldern sollen innovative Lösungen für die Herausforderungen des fortschreitenden Klimawandels identifiziert werden. In der Landwirtschaft sollen u.a. Wege zur Verbesserung der Nährstoffnutzungseffizienz im Boden, zur Klimaresilienz der Pflanzenproduktion und zur Emissionsreduktion in der Tierhaltung gefunden werden. In der Metallurgie gilt es, die fossilen Einsatzstoffe (z.B. Reduktions- und Aufkohlungsmittel) durch biogene Alternativen zu ersetzen, um CO2-Emissionen zu vermeiden. Im Bereich Adsorption/Umweltschutz liegt der Fokus auf der Speicherung von CO2 und der Verbesserung der Aktivkohlequalitäten. Neben den offensichtlichen Einsatzstoffen sollen weitere Substrate (z.B. auf mikrobieller Basis) und Anwendungsfelder (z.B. Biopolymere) erschlossen werden. Die breite Etablierung von Biokohlen in verschiedensten Bereichen ebnet den Weg in eine klimaneutrale Zukunft von Industrie und (Land‑)Wirtschaft. Vom Standort des Reallabors im Rheinischen Revier ausgehend, sollen sich die biogenen Kohlenstoffträger in der nordrhein-westfälischen Industrie und (Land-)Wirtschaft etablieren und den Erhalt und die Schaffung zukunftsfähiger Arbeitsplätze ermöglichen. Die erfolgreiche Umsetzung wäre ein Leuchtturm mit internationaler Strahlkraft und Blaupause für andere Regionen weltweit.
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