Startup M2X Energy kooperiert mit UCF, um Treibhausgase in kohlenstoffarmes Methanol umzuwandeln
Partnerschaft entwickelt Technologie zur Umwandlung von Methangas, einem häufigen Nebenprodukt der Erdölförderung, in Methanol
Die meisten Menschen wissen, welche Auswirkungen Kohlendioxid auf das Klima hat. Die wenigsten wissen jedoch, dass Methan, der Hauptbestandteil von Erdgas, viel wirksamer ist als Kohlendioxid.
Die Partnerschaft zwischen dem Start-up und der Universität entwickelt eine Technologie zur Umwandlung von gestrandetem Methangas, einem häufigen Nebenprodukt der Erdölförderung, in Methanol, das in kohlenstoffarmen Kraftstoffen und anderen Materialien verwendet werden kann (symbolisches Bild).
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Methan verbleibt zwar nicht so lange in der Atmosphäre wie CO2 (das sich über Tausende von Jahren halten kann), aber laut dem sechsten Jahresbericht des International Panel on Climate Change ist es 84-mal stärker als CO2, wenn es darum geht, Wärme über einen Zeithorizont von 20 Jahren zu speichern. Und im Jahr 2021 stiegen die Methanemissionen nach Angaben der National Oceanic and Atmospheric Administration das zweite Jahr in Folge auf ein Rekordniveau.
Aus diesem Grund hat sich das Florida Solar Energy Center (FSEC) der UCF mit dem Start-up M2X Energy zusammengetan, das eine Technologie entwickelt hat, um Methan aus Gasfackeln aufzufangen und in flüssiges Methanol umzuwandeln, das dann transportiert werden kann. Das Unternehmen wurde im Jahr 2020 gegründet und von der von Bill Gates gegründeten Firma Breakthrough Energy Ventures mit Risikokapital unterstützt, um Innovationen zu beschleunigen, die dazu beitragen, die Treibhausgasemissionen auf Null zu reduzieren.
Ein Drittel der vom Menschen verursachten Methanemissionen stammen aus der fossilen Brennstoffindustrie, und ein wesentlicher Faktor für das Entweichen von Methan in die Atmosphäre ist das Abfackeln von Gas. Dabei handelt es sich um den Prozess der Verbrennung und Entsorgung von gestrandetem Erdgas, einem Nebenprodukt der Ölförderung, an Ölquellen. Weltweit gibt es mehr als 16.000 Abfackelstellen für Gas.
Treibhausgase, darunter Methan, Kohlendioxid, Distickstoffoxid und andere, speichern Wärme in der Atmosphäre und beeinflussen das Klima der Erde. Diese Gase haben drastisch zugenommen, was vor allem auf die verstärkte Nutzung fossiler Brennstoffe in den letzten mehr als 100 Jahren zurückzuführen ist. Ein Übermaß an Treibhausgasemissionen trägt zur Zunahme von Waldbränden, zur Veränderung von Wildtierpopulationen und Lebensräumen, zu extremen Wetterereignissen, zum Anstieg des Meeresspiegels und zum Abschmelzen der Eiskappen bei.
Das Abfackeln von Gas ist in der Praxis oft ineffizient, da neben den normalen Verbrennungsprodukten, nämlich CO2 und Wasser, auch Methan entweicht.
Obwohl das Problem des Abfackelns von Gas schon so lange besteht, wie es die Öl- und Gasförderung gibt, und einige Alternativen verfügbar sind, bringt M2X Energy ein neuartiges, modulares, transportables und skalierbares Angebot auf den Markt.
Die informell als "Anlage auf Rädern" bezeichnete Einheit kann zu einem Bohrloch fahren und das Gas, das sonst abgefackelt würde, vor Ort in Methanol umwandeln, das dann per Tankwagen zu den Endverbrauchern transportiert wird.
M2X arbeitet mit FSEC zusammen, um die chemischen Prozesse in den modularen Methanolanlagen von M2X besser zu verstehen und zu optimieren.
"Eine der größten Herausforderungen besteht darin, eine Chemieanlage zu bauen, die klein und trotzdem rentabel ist - die meisten Chemieanlagen sind riesige Anlagen, um Größenvorteile zu nutzen", sagt Paul Yelvington, Chief Science Officer von M2X. "Kleine Anlagen sind eine kommerzielle und technische Herausforderung, aber genau das ist erforderlich, um Bohrgas zu verarbeiten und das Abfackeln zu beenden.
Methanol in flüssiger Form kann zur Herstellung von wirtschaftlich rentablen Produkten wie kohlenstoffarmen Kraftstoffen, technischem Holz, Kunststoffen und synthetischen Fasern verwendet werden und sogar als Wasserstoffträger eingesetzt werden. Ein einzigartiges Merkmal des M2X-Verfahrens ist die Wiederverwendung eines Automotors als kostengünstiger chemischer Reaktor.
"Der Bau von Pipelines, um das Gas von diesen isolierten Quellen zu einer zentralen chemischen Anlage zu transportieren, ist wirtschaftlich unrentabel", sagt Edwin Yik, leitender Forschungs- und Entwicklungsingenieur bei M2X. "Das führt dazu, dass die Produzenten heute das - im wahrsten Sinne des Wortes - gestrandete Gas abfackeln."
Jim Fenton, Direktor des FSEC, sagt, dass das FSEC als eine der größten und aktivsten staatlich geförderten Forschungsorganisationen für erneuerbare Energien und Energieeffizienz in den USA in der Lage ist, M2X mit technischem Fachwissen und Einrichtungen zu unterstützen und dessen Auftrag zu erfüllen.
"Im Rahmen der Partnerschaft arbeiten die Forscher von FSEC und M2X Seite an Seite im selben Labor, um die Emissionen von gestrandetem Erdgas zu reduzieren und ein nützliches Produkt, Methanol, herzustellen", sagt er.
Nazim Muradov, der Leiter des Projekts, erklärt, dass die FSEC-Forscher ihr Fachwissen in den Bereichen Katalyseforschung, Kraftstoffreformierungstechnologie und Produktanalyse einbringen.
"Dank der fruchtbaren Zusammenarbeit zwischen den FSEC-Forschern und den M2X-Ingenieuren ist das Projekt erfolgreich in die derzeitige zweite Phase der technologischen Entwicklung eingetreten und hat gute Aussichten auf die Demonstration eines Prototyps und die Markteinführung."
Die erste Pilotanlage von M2X Energy, die etwa 85.000 Kubikfuß Fackelgas pro Tag verbraucht und 5.000 Barrel Methanol pro Jahr produziert, wird im zweiten Quartal 2023 für die Felddemonstration bereit sein, und die ersten kommerziellen Anlagen werden voraussichtlich 2024 für den Einsatz verfügbar sein.
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