Rote Karte für Lachgas in der Düngemittelindustrie

Die Weltbevölkerung wächst stetig und damit der Bedarf an Nahrung. Ohne den Einsatz von Düngemitteln wäre eine Grundversorgung mit Nahrungsmitteln kaum mehr vorstellbar. Was gut ist für die Düngung der Äcker kann sich aber schädlich auf das Klima auswirken. Denn bei der Produktion der Grundchemikalien wie Salpetersäure wird Lachgas als Nebenprodukt freigesetzt.

Dieses Gas hat ein 310-mal größeres Treibhauspotenzial als Kohlendioxid und trägt zur globalen Erwärmung bei. Heraeus hat mit der Entwicklung eines neuartigen Katalysatorsystems ein Produkt parat, mit dem sich diese Lachgas-Emissionen um bis zu 90 % verringern lassen. Auf dem Heraeus-Technologietag in Hanau, der unter dem Motto „Klima- und Umweltschutz mit innovativen Produkten“ stand, stellte Dr. Thorsten Keller, Leiter Anwendungstechnik Nitro Technologies der W. C. Heraeus GmbH in einem Fachvortrag die Entwicklung und Einsatzmöglichkeiten des klimaschonenden Katalysators vor.

Gesetzliche Bestimmungen sprechen für eine Nachrüstung

Es gibt weltweit rund 600 Anlagen zur Herstellung von Salpetersäure und den daraus herstellbaren Düngemitteln, die alle nach dem Verfahren der Ammoniakverbrennung funktionieren: Ammoniak und Luft werden über 900°C heiße Platinnetze geleitet, wo sich die Gase zersetzen und zu Vorprodukten der Salpetersäure verbinden. Für diese chemische Reaktion werden bis zu sechs Meter durchmessende Netze aus Platinlegierungen eingesetzt. Heraeus ist in der Fertigung dieser Edelmetall-Katalysatoren weltweit führend. „Bei der Ammoniakverbrennung entsteht jedoch auch Lachgas in einer Nebenreaktion, pro Jahr entweichen aus den Anlagen rund 1,2 Millionen Tonnen N2O. Umgerechnet ist diese Klimabelastung vergleichbar mit den Kohlendioxid-Emissionen von rund 80 Millionen Autos“, beschrieb Thorsten Keller. Mit der Platinnetztechnologie selbst kann maximal eine Reduzierung der Lachgas-Emission von 1200 ppmv (klassische Platin-Rhodiumhaltige Netze) auf 850 ppmv (ppmv = parts per million by volume) erzielt werden. Heraeus gelang dies mit dem so genannten FTCplus-System.

Mit dem innovativen Sekundärkatalysator kann der Ausstoß nun auf rund 120 ppmv reduziert werden. Der Katalysator besteht aus einer mit Edelmetall beschichteten porösen Keramik, meist Aluminiumoxid. Diese Kombination verfügt aufgrund seiner sehr hohen Oberfläche und einer dünnen Katalysatorschicht über eine hohe katalytische Aktivität und über ein geringes Gewicht. Das Granulat wird in flache, gasdurchlässige Kassetten aus Edelstahldraht gefüllt und in die Salpetersäure-Reaktoren eingebaut. „Die Nachrüstung bestehender Reaktoren ist ohne zusätzliche Investitionskosten möglich. Das Düngemittel wird durch den zusätzlichen Katalysator nicht verunreinigt und die Ausbeute an Stickstoffmonoxid bei der Ammoniak-verbrennung bleibt gleich“, erläuterte Keller die Vorteile des Katalysators.

Heraeus baut diese Technik seit 2006 in bestehende Anlagen von Düngemittelproduzenten ein. Ganz aktuell etwa bei der südafrikanischen Firma SASOL Nitro, die seit Anfang 2007 in zwei Anlagen zur Salpetersäureproduktion den innovativen Katalysator einsetzt. Sasol leistet mit dieser Technik einen Beitrag zum Klimaschutz und wurde im Juli als erstes Unternehmen weltweit gelistet, das am so genannten „Lachgas-Verminderungsprojekt“ (Clean Development Program) mittels Einsatz von Sekundärkatalysatoren im Rahmen des Kyoto-Protokolls teilnimmt. Ziel des Kyoto-Protokolls ist die weltweite Eindämmung der für den Klimawandel verantwortlichen Gase. Im Rahmen des Kyoto-Protokolls kann Sasol in Entwicklungs- bzw. Schwellenländern CO2-Zertifikate generieren. Reduziert der Hersteller eine Tonne Lachgas, bekommt er dafür – bezogen auf die Schädlichkeit im Vergleich zu Kohlendioxid – 310 CO2-Zertifikate gutgeschrieben. Mit dem Heraeus-Sekundärkatalysator können Unternehmen wie Sasol nun jährlich mehrere hunderttausend Zertifikate erzeugen.

Auch in der Europäischen Union werden die gesetzlichen Auflagen zur Senkung des Lachgas-Ausstoßes verschärft. Die Emissionsgrenzen sind für Neuanlagen und bei Kapazitätserweiterungen bei bestehenden Anlagen auf 400 ppmv Lachgas festgelegt. Für bestehende Altanlagen könnte noch 2008 ein ähnlicher Emissionsgrenzwert eingeführt werden. Mit dem Heraeus-Katalysator steht ein passendes System zur Unterschreitung dieses Grenzwertes bereit.

Der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen, dessen Geschäftsfelder die Bereiche Edelmetalle, Sensoren, Dental- und Medizinprodukte, Quarzglas und Speziallichtquellen umfassen. Mit einem Umsatz von über 10 Milliarden Euro und weltweit mehr als 11.000 Mitarbeitern in über 100 Gesellschaften ist Heraeus seit mehr als 150 Jahren ein weltweit anerkannter Edelmetall- und Werkstoffspezialist.

Weitere Informationen:
Dr. Jörg Wetterau
Konzernkommunikation
Heraeus Holding GmbH
Heraeusstraße 12-14
63450 Hanau
Telefon: +49 (6181) 35-5706
E-Mail: joerg.wetterau@heraeus.com