Dekarbonisierung der Chemieindustrie

Die Dekarbonisierung der Chemieindustrie ist eine große Herausforderung – und auch eine große Chance. Mit innovativen Technologien, nachhaltigen Rohstoffen und intelligenten Strategien kann die Branche ihren CO₂-Fußabdruck erheblich reduzieren und langfristig klimaneutral wirtschaften.

Das AIT Austrian Institute of Technology entwickelt und implementiert maßgeschneiderte Lösungen für Unternehmen, die ihre Produktion zukunftssicher und nachhaltig gestalten möchten. 

Die Chemieindustrie ist eine der bedeutendsten Wirtschaftssektoren weltweit – gleichzeitig jedoch auch eine der emissionsintensivsten Branchen. Sie ist für etwa 6 % der globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich und steht damit vor einer gewaltigen Herausforderung: Wie kann sie ihre Produktion nachhaltiger gestalten, ohne die Versorgung mit essenziellen chemischen Produkten zu gefährden?

Da die meisten chemischen Prozesse sowohl auf fossilen Energieträgern als auch auf kohlenstoffhaltigen Rohstoffen basieren, reicht eine reine Dekarbonisierung nicht aus. Vielmehr erfordert die Transformation der Branche eine Defossilisierung – den Ersatz fossiler Rohstoffe durch nachhaltige Alternativen.

Mit fortschrittlichen Technologien und Strategien gestaltet das AIT Austrian Institute of Technology den Wandel der Chemieindustrie hin zu einer klimaneutralen Zukunft und reduziert dabei maßgeblich die CO₂-Emissionen.

Die Dekarbonisierung der Chemieindustrie erfordert innovative Technologien, strategische Planung und wirtschaftliche Weitsicht. Das AIT Austrian Institute of Technology bietet maßgeschneiderte Lösungen, um Unternehmen auf ihrem Weg zur Klimaneutralität zu begleiten.

Ob Elektrifizierung, Wasserstoffintegration, Kreislaufwirtschaft oder digitale Optimierung – wir entwickeln die passenden Strategien für eine nachhaltige und wirtschaftlich erfolgreiche Transformation.

Entwicklung von standortspezifischen Transformationsplänen

Jeder Produktionsstandort hat individuelle Herausforderungen und Potenziale für die Dekarbonisierung. Das AIT entwickelt maßgeschneiderte Transformationsstrategien, die sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigen.

 Analyse von Energieflüssen, Rohstoffnutzung und Emissionen

• Detaillierte Bewertung der aktuellen Energie- und Rohstoffströme.
• Identifikation von CO₂-Reduktionspotenzialen.

 Identifikation von Einsparpotenzialen und nachhaltigen Alternativen

• Optimierung bestehender Prozesse zur Erhöhung der Energieeffizienz.
• Substitution fossiler Rohstoffe durch erneuerbare und recycelte Alternativen.

 Ergebnis: Unternehmen erhalten eine klare Roadmap zur klimaneutralen Produktion mit konkreten Maßnahmen zur Emissionsreduktion.

Wirtschaftliche Bewertung nachhaltiger Technologien

Investitionen in klimaneutrale Technologien sind langfristig unvermeidlich – doch welche Lösungen sind wirtschaftlich sinnvoll? Das AIT erstellt detaillierte Kosten-Nutzen-Analysen und konkrete Fahrpläne, um die besten Strategien für jedes Unternehmen zu identifizieren.

 Investitionsbewertung für erneuerbare Energien, Wasserstoff und Kreislaufwirtschaft

• Vergleich der Wirtschaftlichkeit verschiedener Dekarbonisierungsmaßnahmen.
• Optimierung von Investitionsentscheidungen für eine langfristige CO₂-Reduktion.

 Digitale Simulationen und Energiebilanzen

• Simulation verschiedener Dekarbonisierungs-Szenarien.
• Identifikation der wirtschaftlich und technisch optimalen Lösungen.

Ergebnis: Unternehmen erhalten eine fundierte Entscheidungsgrundlage für nachhaltige Investitionen mit maximaler CO₂-Reduktion bei minimalen Kosten.

Integration von Wasserstofftechnologien und CCU

Wasserstoff und erneuerbarer Kohlenstoff sind Schlüsselbausteine für die Dekarbonisierung der Chemieindustrie, insbesondere in der Ammoniak- und Methanolproduktion. Das AIT entwickelt Technologien und Lösungen zur effizienten Integration von grünem Wasserstoff und CCU in bestehende und neue Produktionsprozesse.

 Entwicklung von wasserstoffbasierten Prozessen für Ammoniak und Methanol

• Analyse und Optimierung von H₂-basierten Produktionsverfahren.
• Integration von grünem Wasserstoff und biogenem CO₂ als Rohstoff bzw. Energieträger.
• Effiziente Integration von CO₂-Abscheidetechnologien in den bestehenden Anlagenpark

 Beratung zur Infrastruktur für Wasserstoffnutzung und -speicherung

• Berechnung von Integrationskonzepten von Wasserstoffanlagen.
• Bewertung der Versorgungssicherheit und Netzwerkintegration.
• Berechnung von Integrationskonzepten von CCU-Anlagen, d.h. Abscheidung bis Synthese.
• Bewertung von Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit.

Beratung zu Abscheideanlagen und Syntheserouten

Ergebnis: Unternehmen können ihre Produktion auf grünen Wasserstoff und biogenes CO₂ umstellen und fossile Brennstoffe und Rohstoffe langfristig ersetzen. 

Digitale Optimierung der Produktion

Die digitale Transformation ist ein entscheidender Faktor für die Energie- und Ressourceneffizienz in der Chemieindustrie. Das AIT entwickelt intelligente Steuerungssysteme, um den Energieverbrauch zu minimieren und Produktionsprozesse zu optimieren.

Smart Factory-Konzepte zur intelligenten Steuerung von Ressourcen

• Entwicklung von datengetriebenen Lösungen für eine nachhaltige Produktion.
• Einsatz digitaler Zwillinge zur Simulation und Optimierung von Prozessen.

Die Chemieindustrie ist mit mehreren strukturellen Herausforderungen konfrontiert:

Hoher Energiebedarf und Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen

• Die Produktion chemischer Erzeugnisse erfordert große Mengen an Energie.
• Die EU-Chemieindustrie verbrauchte 2019 etwa 50,8 Millionen Tonnen Öläquivalent an Energie.
• In den USA war die Chemieindustrie 2018 mit 37 % der größte industrielle Energieverbraucher.
• In China basiert ein großer Teil der chemischen Produktion auf kohlenstoffintensiver Kohleenergie.

Doppelabhängigkeit von fossilen Ressourcen

• Energiebedarf: Chemische Prozesse erfordern Energie, die oft durch fossile Brennstoffe gedeckt werden.
• Rohstoffbedarf: Viele chemische Grundstoffe, wie Naphtha, Erdgas oder Öl, dienen nicht nur als Energieträger, sondern auch als Ausgangsstoffe für chemische Produkte.

Wachsende regulatorische und gesellschaftliche Anforderungen

• Strengere Klimaziele und CO₂-Bepreisung erhöhen den Druck auf die Branche.
• Investoren, Kunden und Gesetzgeber fordern nachhaltige Produktionsprozesse.
• Internationale Abkommen wie das Pariser Klimaabkommen setzen klare Emissionsreduktionsziele.

Hohe Investitionskosten und lange Innovationszyklen

• Der Umbau bestehender Produktionsanlagen erfordert hohe Kapitalinvestitionen.
• Technologische Entwicklungen benötigen Forschung, Pilotprojekte und industrielle Skalierung.
• Bestehende Anlagen haben oft eine lange Lebensdauer, was den Übergang zu klimaneutralen Prozessen verlangsamt.

Um die CO₂-Emissionen der Chemieindustrie zu reduzieren, sind verschiedene technologische Ansätze erforderlich:

Nutzung erneuerbarer Energien und Elektrifizierung

• Elektrifizierung: Der Einsatz von elektrischen Steam Crackern, Hochtemperatur-Wärmepumpen für Dampferzeugung oder Trocknungsprozesse und thermischen Energiespeichern kann fossile Brennstoffe ersetzen.
• Erneuerbare Energien: Solar- und Windenergie in Kombination mit Batteriespeichern ermöglichen eine CO₂-freie Stromversorgung für chemische Produktionsstätten.

Low-Carbon-Feedstocks: Alternative Rohstoffe nutzen

• Wasserstoffwirtschaft: Grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energien kann fossile Rohstoffe in der Ammoniak- und Methanolproduktion ersetzen.
• Biogene Rohstoffe: Biomasse, Lignin und Abfallstoffe können als alternative Kohlenstoffquellen dienen.
• CO₂-Nutzung (CCU): Abscheidung und Umwandlung von CO₂ in synthetische Kraftstoffe oder Chemikalien.

Zirkuläre Chemie: Recycling und geschlossene Stoffkreisläufe

• Erhöhte Kunststoffrecycling-Quoten können die Nachfrage nach Primärchemikalien reduzieren.
• Chemisches Recycling nutzt innovative Verfahren zur Umwandlung von Plastikabfällen in neue Rohstoffe. Rückführung von Lösungsmitteln.
• Kohlenstoffkreisläufe schließen: Nutzung von Industrieabfällen und CO₂ als Rohstoff für neue Chemikalien.