Dimethylether – Multitalent für nachhaltige Mobilität, Industrie & Energiewirtschaft

Wasserstoff und seine Derivate wie Methanol und Dimethylether (DME) sind für die Defossilisierung der Sektoren Verkehr, Industrie und Energiewirtschaft essenziell notwendig. DME ist ein ungiftiges Gas, das ähnliche physikalisch-chemische Eigenschaften aufweist wie Propan und Butan, den Hauptbestandteilen von LPG (Liquified Petroleum Gas, auch bekannt als Campingggas bzw. Autogas). DME besitzt eine hohe Energiedichte und könnte insbesondere für den für Deutschland nötigen großskaligen Import nachhaltiger Energieträger und Grundstoffe für die Industrie eine wichtige Rolle spielen. Die Wasserstoffspeicherkapazität von DME liegt 47 % höher als die von Ammoniak, das derzeit als H2-Energieträger sehr im Fokus steht. Aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften wird DME bereits vielfältig als Lösungs-, Kühl- und Treibmittel eingesetzt. Der globale DME-Markt umfasst aktuell bereits mehr als 5 Mio t/a. Aufgrund neuer Anwendungen von DME z.B. als Wasserstoffträger und Plattformmolekül ergibt sich ein großes Wachstumsprotenzial. Desweiteren kann DME bei geringem Druck von wenigen Bar verflüssigt sowie bis zu 20% zu fossilem LPG zugemischt werden. Der weltweite LPG-Markt umfasst ca. 200 Mio t/a, d.h. allein durch das Zumischen (Blending) ergibt sich ein Marktpotential für DME von 40 Mio t/a. Ferner bietet DME als Plattformmolekül viele Einsatzmöglichkeiten als Zwischenprodukt für die weitere Synthese von Flugkraftstoffen, Benzin und anderen Raffinerieprodukten.

Dimethylether (DME) – Multitalent für nachhaltige Mobilität, Industrie & Energiewirtschaft
© Fraunhofer ISE

Wo kommt zukünftig nachhaltiger Dimethylether (DME) zum Einsatz?

Dimethylether ist ein vielseitiger Energieträger mit hoher Energiedichte. Es kann als Wasserstoffträger in einer internationalen Wasserstoffwirtschaft, aber auch als Ausgangsstoff für nachhaltige Kraftstoffe oder die chemische Industrie genutzt werden.

Dimethylether als Wasserstoffträger

Dimethylether als Plattformmolekül

Transport

LPG-Blending

Umweltfreundlicher Baustein der zukünftigen Wasserstoffwirtschaft: Was macht Dimethylether so nachhaltig?

  • DME ist ein ungiftiges und umweltfreundliches Gas, das ein sehr geringes Treibhausgaspotential aufweist. Sein GWP100 liegt bei 0,3 CO2eq.
  • Der Wasserbedarf bei der DME-Produktion ist im Vergleich zu Ammoniak um ca. 45 % reduziert. Dies ist gerade vor dem Hintergrund der Wasserknappheit energieexportierender Länder ein immer wichtigerer Aspekt.
  • Die um 47% höhere Wasserstoffspeicherkapazität von DME im Vergleich zu Ammoniak wird durch eine Dampfreformierung von DME im Importland ermöglicht.
  • Setzt man DME als Wasserstoffträger ein, so lässt sich ein geschlossener DME/CO2-Kreislauf darstellen, bei dem DME von den Erzeugerländern exportiert und CO2 importiert wird.
  • DME besitzt ausgezeichnete Brenneigenschaften mit geringerer Rußbildungstendenz, die sich aus der chemischen Struktur der fehlenden Kohlenstoff-Kohlenstoffbindung ableitet.
  • DME erhöht die Resilienz in der Energieversorgung, da es sich leicht verflüssigen und dadurch leicht speichern lässt.
  • Nachhaltige Herstellung: Das Fraunhofer ISE hat ein besonders effizientes, ressourcenschonendes und kostengünstiges Verfahren zur DME-Herstellung entwickelt (INDIGO), das damit wesentlich effizienter im Vergleich zum fossilen Prozess ist.

Durch die Nutzung von CO2-armen Wasserstoff für die Herstellung von DME und bei ggf. gleichzeitiger Verwendung von CO2 aus biogenen Quellen oder Direct Air Capture (DAC) können die CO2-Emissionen im Verkehr, der Chemieindustrie und im Energiesektor signifikant gesenkt werden. Eine geschickte Prozessführung ermöglicht auch die DME-Herstellung als Negative Emission Technology.

Dimethylether-Technologiethemen

DME bietet Vorteile gegenüber anderen Energieträgern, es gibt aber noch Forschungslücken, die es zu schließen gilt. Diese Forschungsfragen betreffen die Bereitstellung von CO2 (z.B. durch Direct Air Capture, DAC, und Reverse Water Gas Shift Reaction, RWGS), Synthesegas (Reformierung, Gasreinigung, Einstellung eines optimalen Gasgemischs (CO, CO2, H2). Ferner sind u.a. Fragen zur Beständigkeit des Katalysators im INDIGO-Prozess zu beantworten und kostenoptimierte Verfahrenskonzepte zu entwickeln. Bzgl. der Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien aus DME gilt es, verbesserte Katalysatoren zu identifizieren und zu charakterisieren und diese in einen optimierten Prozess zu integrieren. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung aktiver, selektiver und stabiler Katalysatoren für die Niedertemperatur-DME-Reformierung. Zudem ist es ein Ziel unserer Forschungsaktivitäten, ein optimiertes, skalierfähiges Reaktordesign inklusive Prozessführung und -konzepten für die innovative DME-Reformierung zu erarbeiten.

Erfahren Sie mehr über unsere Technologiethemen zu Dimethylether

Dimethylether (DME) – Herstellung, Syntheseprodukte und Anwendungen
© Fraunhofer ISE
Dimethylether (DME) – Herstellung, Syntheseprodukte und Anwendungen

Weitere Informationen zum Thema

 

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CO2 Direct Air Capture und DME-Synthese als Schlüsseltechnologien für E- Fuels

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