Das Hauptziel von CORALIS ist die Dekarbonisierung von Wertschöpfungsketten ressourcen- und energieintensiver Sektoren durch die Umsetzung tragfähiger industrieller Symbioseansätze, die neue Geschäfts- und Managementstrategien mit innovativen technologiebasierten Wegbereitern kombinieren.

Dieser gesamte Ansatz wird an drei realen Industriegebieten demonstriert, die verschiedene Sektoren, geografische Dimensionen und Ressourcen abdecken, die Wissensbasis erweitern und die Grundlagen für die Nutzung des Potenzials der industriellen Symbiose in der EU-Prozessindustrie legen.

In einem Teilprojekt analysierten das IET und ICEBE (Institut für Chemie-, Umwelt- und Biowissenschaften) simulatorisch die (reversible) Haber-Bosch-Synthese zur H₂-Speicherung über NH₃ und die Rückreaktion inklusive entsprechender Aufreinigungswege. Die Idee ist, grünen, durch Elektrolyse produzierten Wasserstoff der VOEST Alpine in Borealis´ aktuellem Haber-Bosch-Reaktor einzusetzen. Die Auswirkungen auf die Synthese wurde untersucht, wenn statt dem Wasserstoff aus der Dampfreformierung grüner hochreiner Wasserstoff verwendet wird. Das produzierte Ammoniak kann als günstiger Wasserstoffspeicher fungieren. Nach der Spaltung zurück in Wasserstoff wurden unterschiedliche Aufreinigungswege zur Entfernung des Stickstoffs analysiert, je nach erforderlicher Qualität für spezifische Anwendungsfälle bei der VOEST Alpine. Ein wichtiger Bestandteil dieser Aufreinigung sind die am ICEBE entwickelten Membranen.

Das Projekt „Direct Carbon Capture and Electrolysis“ (directCCE) hat das Ziel, einen naturnahen CO2-Abscheidungs- und Nutzungsprozess zu übernehmen, der für die Kohlenstoff-Verarbeitung im industriellen Maßstab geeignet ist.

directCCE ist Teil der österreichischen thematischen Modellregion „New Energy for Industry“ (NEFI), die energieintensive und produzierende Industrien und deren Dekarbonisierung in den Mittelpunkt eines langfristigen Innovationsprozesses zur Förderung der technologischen Entwicklung stellt.

Das Vorzeigeprojekt demonstriert die Kohlenstoffverarbeitung direkt aus Rauchgas zu (sauerstoffhaltigen) Kohlenwasserstoffen im industriellen Maßstab von 1 Tonne CO2 pro Tag. Das 3-Jahres-Projekt hat die Kernschritte CO2-Abscheidung und Elektrolyse. Das Konzept ermöglicht einen Nachschalt-Prozess zu CO2-reichem Rauchgas, wie es aus der Zementproduktion angeliefert wird, zu wertschöpfenden Chemikalien.

Zentral ist eine speziell entwickelte Lösungsflüssigkeit, welche große Mengen CO2 löst, während sie gleichzeitig als Elektrolytmedium für die kathodische Reduktion dient. Abgeschlossen wird der Prozesskreislauf durch eine Online-Flüssig/Gas-Produkttrennung.

Eine solche Kombination aus CO2-Absorption und Elektroreduktion erspart mehrere aufwändige Zwischenschritte, z.B. die dampfintensive Thermo-Desorption und die dadurch verursachten Nachreinigungsschritte.

Die Hauptziele sind (1) geringerer Energieverbrauch pro übertragenem CO2 im Vergleich zu klassischen Verfahren, (2) ausgereifte Zyklen-Festigkeit, (3) vorteilhafte Elektrolysekinetik mit Leistungen auf dem Niveau von Wasserstoffelektrolyseuren, und schließlich (4) reduzierte Investitionskosten dank der insgesamt reduzierten Komplexität.

Der Projektteil der TU Wien (IET + IFT), in enger Zusammenarbeit mit NOVAPECC, ist die Entwicklung, Herstellung und Erprobung des Elektrolyseurs für die direkte Elektroreduktion von CO2-Lösungen.

Die Abbildung zeigt das grundlegende Prozessablaufdiagramm mit den wichtigsten Schritten:

(A) Zementrauchgasreinigung

(B) CO2-Absorption,

(C) direkte Überführung in die elektrochemische Zelle und Elektrolyse

(D+E) Verarbeitung von Kohlenwasserstoffprodukten.