P2M2X – Entwicklung eines neuartigen Plasma-Membranreaktors für die Spaltung von CO₂

Herausforderung

Die Defossilierung der chemischen Industrie ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einer klimaneutralen Wirtschaft. Dabei kann, neben der Elektrochemie, auch der Einsatz von Plasmen einen wichtigen Beitrag leisten. P2M2X setzt hier bei der Synthesegaserzeugung an und ermöglicht eine nicht-fossile Drop-in-Lösung als nachhaltigen Ersatz mit dem Potenzial, bestehende Anlagen klimaneutral betreiben und deren Wertschöpfungsketten weiter zu können.

Ziele und Vorhaben

In diesem Vorhaben wird ein neuartiger Reaktorentwickeln die Cyclize GmbH, das Fraunhofer IGB und die Universität Stuttgart einen neuartigen Plasma-Membran-Reaktor, welcher Plasmaquelle und Membran in einer Weise kombiniert, die deutlich höhere Trennleistungen ermöglicht als bisherige Systeme. Insbesondere wird dabei ein sogenanntes »glow-to-arc discharge plasma« (GAD) genutzt. Dabei bietet ein GAD-Plasma Freiheitsgrade, die Temperaturverteilung im Plasma zu kontrollieren. Diese Temperaturkontrolle ist der Schlüssel für eine effektive Sauerstoffabtrennung. Am IGB werden hierfür keramische Mixed ionic-electronic conducing (MIEC) Hohlfasermembranen entwickelt, die selektiv den entstehenden Sauerstoff bei der CO₂-Spaltung abtrennen sollen. 

Auswirkung

Bei dem industriell geführten Vorhaben P2M2X soll CO₂ in einem elektrifizierten Prozess in industriell nutzbares CO gespalten werden, wobei die Energie in Form eines GAD-Plasmas bereitgestellt wird. In diesen Spaltprozess wird im selben Reaktor ein Trennprozess durch Einsatz von MIEC-Hohlfasermembranen integriert, was die Produktausbeute erhöht sowie eine kompakte, flächensparende Anlage erlaubt. Durch einen modularen Ansatz ist die zu entwickelnde innovative Technologie einfach skalierbar und an unterschiedliche CO₂-Quellen (Punktquellen oder DAC) adaptierbar.

Es gibt eine große Nachfrage insbesondere der chemischen Industrie nach alternativen Quellen für CO. Das Verfahren so ermöglichen, komplexeste Abfälle (wie Restmüll oder geschredderte Autos) wirtschaftlich in wasserstoffreiches Synthesegas umzuwandeln.