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Synthesegas

Als Synthesegase bezeichnet man Gase, die Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthalten und für diverse chemische Synthesen verwendet werden können:

• Methanol (CH₃OH) kann direkt durch Reaktion von Wasserstoff (H₂) und Kohlenmonoxid (CO) entstehen. Aus Methanol können wiederum viele andere Substanzen hergestellt werden, z. B. Essigsäure und Formaldehyd.
• Ammoniak (NH₃) kann nach dem Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden. Hier reagiert Stickstoff mit Wasserstoff zu Ammoniak.
• Die Fischer-Tropsch-Synthese (→ Kohleverflüssigung) erzeugt Alkane aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Die Alkane können z. B. zu synthetischem Benzin verarbeitet werden.

Der Wasserstoff und das (giftige) Kohlenmonoxid im Synthesegas sind brennbare Gase. Somit kann Synthesegas auch als gasförmiger Brennstoff oder Kraftstoff dienen.

Herstellung von Synthesegas

Kohlevergasung

Der klassische Weg der Herstellung von Synthesegas (auch Syngas genannt) ist die Vergasung von Kohle unter Zugabe von Wasserdampf und Sauerstoff. Hierbei wird dem Wasser (H₂O) Sauerstoff entzogen, der zusammen mit dem direkt eingebrachten Sauerstoff die Kohle zu Kohlenmonoxid und teilweise auch zu Kohlendioxid oxidiert. Es entsteht also ein Gemisch aus Wasserstoff (H₂), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂) und Verunreinigungen (z. B. Schwefelverbindungen durch den Schwefelgehalt der Kohle). Die genaue mengenmäßige Zusammensetzung hängt von den Prozessbedingungen ab. Der zusätzlich eingebrachte Sauerstoff ist notwendig, um die für die Wasserstoff-Bildung benötigte Energie zu liefern. In der Regel ist eine Gasreinigung nötig, insbesondere die Abscheidung von Ruß und Metallen, die Trocknung (Entfernung von übrigem Wasserdampf), die Abscheidung von CO₂ und die Entfernung von Schwefelverbindungen.

Synthesegas aus Erdöl

In Erdölraffinerien kann Synthesegas aus Erdöl hergestellt werden.

Die leichten Fraktionen der Destillation enthalten Alkane, die mit dem Verfahren der Dampfreformierung umgesetzt werden können. Hier reagieren Alkane mit Wasserdampf an einem Katalysator unter Wärmezufuhr zu Synthesegas.

Für schwerere Fraktionen ist eine partielle Oxidation mit Zugabe von Sauerstoff ähnlich wie bei der Kohlevergasung möglich.

Auch hier ist eine Gasreinigung nötig.

Synthesegas aus Biomasse

Außer Kohle sind auch andere Stoffe zur Herstellung von Synthesegas geeignet, beispielsweise verschiedene Formen von Biomasse. Die Herstellung von Synthesegas aus Biomasse durch Biomassevergasung wäre also eine Möglichkeit der Nutzung von Biomasse. Synthesegas könnte zukünftig zu einem Schlüsselprodukt für viele chemische Prozesse werden, wenn kohlenstoffhaltige fossile Stoffe wie Erdöl durch erneuerbare Rohstoffe ersetzt werden müssen, um Ressourcen zu schonen und einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. So könnten sowohl chemische Rohstoffe als auch erneuerbare Energieträger (beispielsweise flüssiger Bio-Synthesekraftstoff = Biosynfuel) hergestellt werden. Die dafür notwendigen Verfahren sind tendenziell aufwendiger als die für Erdöl, da Biomasse eine weniger einheitliche Zusammensetzung hat und unerwünschte Stoffe enthält.

Interessant scheint die Möglichkeit, zunächst dezentral mit einer Schnellpyrolyse aus der Biomasse einen "Slurry" herzustellen, der eine mindestens zehnmal höhere Energiedichte als die Biomasse aufweist und deshalb mit viel geringerem Aufwand als diese zu zentralen Anlagen für die Synthesegas-Herstellung transportiert werden könnte.

Solares Synthesegas

Es werden derzeit solarthermische Verfahren entwickelt, um solares Synthesegas (also mit Sonnenenergie) herzustellen. Beispielsweise kann man die solare Wasserspaltung in einem Solarturm einsetzen, der die Sonnenstrahlung stark konzentriert.

Siehe auch: Kohlevergasung, Kohleverflüssigung, Synthesekraftstoff, Biomassevergasung, Dampfreformierung, Stadtgas, Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Erdgas, EE-Gas