Projekt EASY: nachhaltige Ammoniakherstellung wird industriereif
Ammoniak, Grundstoff für die Herstellung von Stickstoffdüngern und wichtigen Industriechemikalien wird traditionell im Haber-Bosch-Verfahren hergestellt — mit Erdgas als Wasserstofflieferant und einem insgesamt hohen Energieeinsatz. Als alternatives, nachhaltiges Verfahren gilt die elektrochemische Ammoniaksynthese, die aber bisher noch nicht zur großtechnischen Marktreife gelangt ist. Dies soll sich nun ändern — durch das EIC-Transferprojekt EASY.
EASY ist eines von 40 Projekten, das im Februar 2026 vom Europäischen Innovationsrat (EIC für European Innovation Council) aus insgesamt 611 Einreichungen als Transitionsprojekt ausgewählt wurde. Mit den Transitionsprojekten sollen Forschungsergebnisse zur Marktreife gebracht werden. Das EASY-Projekt wird geführt vom flämischen Forschungsinstitut VITO in Kooperation mit den Unternehmen Atmonia (Island), TEGA (Deutschland), Ecovibes (Griechenland) und LbhÍ, der Landwirtschaftlichen Universität von Island.
Hintergrund: traditionelle Ammoniakherstellung
Die Ammoniakherstellung nach dem traditionellen Haber-Bosch-Verfahren beruht auf der Wasserstoffgewinnung durch Dampfreformierung von Methan, wobei letzteres meistens als Erdgas zur Verfügung zur Verfügung gestellt wird. Das bei dem Prozess entstehende CO2 emittiert in den meisten Fällen in die Atmosphäre.
Der zweite Reaktionspartner, der Stickstoff, wird durch kryogene Luftzerlegung gewonnen.
Der zentrale Schritt des Verfahrens, die Ammoniaksynthese aus Stickstoff und Wasserstoff, wird an einem eisenhaltigen Katalysator bei einem Druck von etwa 150 bis 350 bar und einer Temperatur von etwa 400 bis 500 °C durchgeführt. Auch hier wird Energie zur Erzeugung von Druck und Temperatur benötigt. Darüber hinaus wird in der Literatur auch noch die aufwändige Reinigung des Produkts von Nebenprodukten wie CO oder Schwefel genannt [1]. Moderne Produktionsanlagen (nach dem Stand von 2018) sind in der Lage, Ammoniak mit einem energetischen Aufwand von eta 34 GJ/t NH3-N (Ammoniumstickstoff) herzustellen [2]. Anlagen mit dieser Technologie, bei denen das optimierte Haber-Bosch-Verfahren schon relativ nahe an das theoretisch erreichbare Minimum gerückt ist, befinden sich in Westeuropa.
Die derzeit in Betrieb befindlichen Anlagen mit dem höchsten Energieverbrauch (ca. 50 % über den westeuropäischen Anlagen) sind in den Ländern Zentral- und Osteuropas zu finden [2].
Krieg im Iran lässt Preise für Stickstoffdünger steigen
Die starke Abhängigkeit der konventionellen Ammoniakherstellung vom Erdgas führt aktuell zu drastischen Preissteigerungen für Düngemittel (s. unter anderem bei CNBC). Da Erdgas einen hohen Anteil von bis zu 80 % an den Produktionskosten für Stickstoffdünger hat, befinden sich auch hohe Produktionskapazitäten in Regionen, in denen Erdgas vorhanden ist, also unter anderem in der Golfregion. Ungefähr ein Drittel des in der Welt gehandelten Harnstoffs und etwa 20 % des Ammoniaks nehmen ihren Weg durch die Straße von Hormus, ist beim Omanobserver zu lesen. Und auch wenn die EU-Länder auf die Eigenproduktion von Düngemitteln setzen und von dieser Transportblockade weniger betroffen sind, leidet die chemische Industrie unter den steigenden Erdgaspreisen.
„Die Weltmarktpreise für Stickstoffdünger sind auf dem besten Wege, die Spitzenwerte zu erreichen, die wir zu Beginn des russischen Angriffskrieges gegen die Ukraine [im Februar 2022] gesehen haben“, wird Philipp Spinne, Geschäftsführer der Raiffeisen Gesellschaft im Omanobserver zitiert.
Erdgas- und CO2-emissionsfreie Ammoniakproduktion wird immer wichtiger
Die elektrochemische Ammoniakproduktion, wie sie im EASY-Projekt großtechnisch entwickelt werden soll, beruht auf der Elektrolyse von Wasser und der Reaktion des dabei entstehenden Wasserstoffs mit Luftstickstoff in einem System. Dadurch, dass die erforderliche Energie als elektrischer Strom benötigt wird, ist die Nutzung erneuerbarer Energien leicht zu implementieren. Die bisher entwickelten Systeme unterscheiden sich in der Wahl des Elektrolyts (fest oder flüssig), den Reaktionsbedingungen (moderate oder hohe Temperatur), den Elektroden- und Katalysatormaterialien.
Weitere Quellen
[1] S. Gunduz, Dhruba J. Deka, U.S. Ozkan: A review of the current trends in high-temperature electrocatalytic ammonia production using solid electrolytes. Journal of Catalysis Vol 387, 2020, pp 207 —2016. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.04.025
[2] Wissenschaftliche Dienste des Deutschen Bundestages: Energieverbrauch bei der Produktion von mineralischem Stickstoffdünger. Dokumentation, Aktenzeichen WD 8 – 3000 -088/18 vom 14. August 2018.
Beitragsbild: Franz W. / Pixabay
