Flüssige Wasserstoffspeicher aus Zuckerrüben: Sweet LOHC
Wasserstoff nutzen, aber ohne den Aufwand und das Risiko für Transport und Lagerung dieses explosiven Gases treiben zu müssen: Das machen flüssige organische Wasserstoffspeicher (Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) möglich. In einem neuen Forschungsschwerpunkt wollen Mitarbeitende des Forschungszentrums Jülich geeignete Speichermoleküle untersuchen, die aus Bioabfällen hergestellt werden können — Sweet-LOHC.
LOHC sind Trägerstoffe, die erhebliche Mengen an Wasserstoff binden und wieder abgeben können, ohne sich dabei zu verändern. Darüber hinaus lassen sie sich lagern und transportieren wie flüssige Kraftstoffe.
Welche Moleküle kommen als LOHC in Frage?
Die für die Wasserstoffaufnahme (Hydrierung) in Frage kommenden Substanzen sind ungesättigte, meist aromatische organische Verbindungen. Für die Handhabung ist unter anderem entscheidend, dass sowohl die ungesättigte als auch die hydrierte Form bei Raumtemperatur flüssig ist.
Ein Beispiel für ein solches organisches Molekül ist Benzyltoluol. In einer exothermen Reaktion bei etwa 50 bar und erhöhter Temperatur (150 — 320 °C) nimmt diese Chemikalie das Sechsfache der molaren Menge an Wasserstoff auf. Die Hydrierungsreaktion ist exotherm. Am Ort der Wasserstoffverwendung muss diese Reaktionsenergie wieder aufgebracht werden, um den Wasserstoff freizusetzen. Ein Plattenreaktor zur Dehydrierung wurde an der Universität Nürnberg im Rahmen des Projekts LOReley (Leistungsdichte H2-Freisetzung in LOHC-Reaktoren mittels effizienter Flächenkatalysatoren) entwickelt. In diesem System wird Platin als Katalysatormaterial verwendet. Der Reaktionszyklus ist unter anderem beim Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik der Universität Nürnberg einsehbar.
Neu: biogene Ausgangsstoffe und Kupfer als Katalysator
Im neuen Forschungsschwerpunkt am Institute for a Sustainable Hydrogen Economy nimmt das Team um Prof. Peter Wasserscheid organische Reststoffe als Rohmaterialien zur Gewinnung von LOHC in den Blick.
„Mit Trägern auf Basis nachwachsender Rohstoffe wird die chemische Wasserstoffspeicherung noch einmal deutlich attraktiver und nachhaltiger“, sagt Prof. Peter Wasserscheid.
Der Direktor am IHE gilt als einer der maßgeblichen Wegbereiter der LOHC-Technologie.
Derartige biobasierte LOHC kann man demnach zum Beispiel aus den Abfallstoffen der Zuckerproduktion aus Rüben gewinnen, und zwar mit Hilfe von Bioreaktoren. Der Name Sweet-LOHC bezieht sich auf diese Rohstoffquelle.
Ein weiterer Vorteil von Sweet-LOHC ist die Möglichkeit, statt Platin das preisgünstigere Kupfer als Katalysator für die Dehydrierung zu verwenden. Diese Möglichkeit eröffnete sich durch die Arbeiten eines chinesischen Forscherteams, die im Sommer 2025 in Nature Energy veröffentlicht und von Peter Wasserscheid kommentiert worden waren.
Sweet-LOHC regional nutzen
Die Jülicher Forschenden wollen sich nicht nur mit der chemischen Seite der nachhaltigen LOHC befassen, sondern haben auch schon eine Idee, wie die Rohstoffbereitstellung, die LOHC-Gewinnung, ihre Hydrierung, der Transport, die Dehydrierung und die anschließende Verwendung des wiedergewonnenen Wasserstoffs regional umgesetzt werden können.
Der LOHC-Kreislauf kann demnach eingebettet werden in den Anbau, die Ernte und die Weiterverarbeitung von Zuckerrüben. Die hydrierten LOHC sollen von großen Landmaschinen genutzt werden, wobei auch die Dehydrierung zur Freisetzung des Wasserstoffs direkt auf den Maschinen stattfinden könnte. Als Demonstrationsstandort für solche Technologiekonzepte schlägt Peter Wasserscheid das Rheinische Revier vor:
„Das Rheinische Revier ist für die Demonstration solcher Technologiekonzepte prädestiniert. Hier gibt es reichlich biogene Reststoffe, Windräder und Photovoltaik-Anlagen. Landwirte können mit dem grünen Strom Elektrolyseure betreiben, den Wasserstoff auf biogene Träger laden und damit ihre Traktoren und Maschinen antreiben.“
Beitragsbild: Markus Distelrath / Pixabay
