Im Rahmen des Projekts MEDEA (Methan Dekarbonisierung mittels Mikrowellen-Niedertemperatur-Plasmacracking) konnte in enger Zusammenarbeit mit den Partnern iplas GmbH und Hamburger Energienetze GmbH die Plasmacracking-Technologie erfolgreich im Pilotmaßstab unter praxisnahen Betriebsbedingungen demonstriert werden. Ziel des Projekts war die Entwicklung und Erprobung eines innovativen Verfahrens zur klimafreundlichen Erzeugung von Wasserstoff und festem Kohlenstoff (Carbon Black) aus Methan durch den Einsatz von Mikrowellenplasma. Dabei stand nicht nur die technische Umsetzung des Anlagenbetriebs im Fokus, sondern auch die umfassende Analyse der Produktqualitäten, der Prozessstabilität sowie der Energie- und CO₂-Bilanzen. Die Untersuchung dieser Aspekte lieferte die Grundlage für eine fundierte Einschätzung der technologischen Leistungsfähigkeit und Nachhaltigkeit. Ergänzend wurde das wirtschaftliche Potential abgeschätzt, um ihren möglichen Beitrag zur Energiewende aufzuzeigen.
Ein ausführlicher Testbetrieb zeigte, dass die Anlage sowohl mit reinem Methan als auch mit Erdgas stabil betrieben werden kann – auch ein kontinuierlicher Betrieb konnte im Rahmen der Versuchsbedingungen realisiert werden. Dabei wurden zentrale Leistungskennzahlen der Technologie ermittelt: Es wurde eine maximale Wasserstoffausbeute im Produktgas von etwa 35 Mol% erzielt und eine Energieeffizienz der Wasserstoffproduktion von rund 12%, bezogen auf das Verhältnis der thermodynamisch erforderlichen Energie zur Bildung von Wasserstoff und der tatsächlich eingesetzten elektrischen Energie im Plasmacracking. Bei der Effizienz der Anlage wurden im Rahmen der Versuche wichtige Optimierungspotentiale identifiziert, die der Partner iplas in zukünftigen Anlagen umsetzen wird.
Darüber hinaus wurde die Qualität der festen Kohlenstoffprodukte analysiert. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass der erzeugte Kohlenstoff strukturelle Eigenschaften aufweist, die mit denen industrieller Verstärkerruße vergleichbar sind. Auch die klimapolitische Relevanz des Verfahrens wurde aufgezeigt: Durch die Aufspaltung von biogenem Methan und die langfristige Deponierung des abgeschiedenen Kohlenstoffs kann perspektivisch eine negative CO₂-Bilanz erzielt werden.
Die im Projekt erzielten Ergebnisse stellen einen wichtigen ersten Schritt dar und bilden eine belastbare Grundlage für weiterführende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten – sowohl zur technischen Weiterentwicklung als auch zur ökonomischen und ökologischen Bewertung der Technologie im industriellen Maßstab. So könnte die Technologie insbesondere in der dezentralen Bereitstellung von klimafreundlichem Wasserstoff sowie zur Substitution von emissionsintensiv hergestelltem Carbon Black Anwendung finden. Langfristig – bei vollständigem Verzicht auf fossiles Methan – eröffnet der Einsatz biogenen Methans zusätzlich das Potential zur Etablierung einer Kohlenstoffsenke: Der abgeschiedene feste Kohlenstoff kann dauerhaft gebunden werden und so einen aktiven Beitrag zu negativen Emissionen leisten.
Aufbauend auf den Ergebnissen aus MEDEA prüfen die Partner derzeit gezielt, wie sich die Plasmacracking-Technologie in weiteren Forschungsvorhaben technisch vertiefen lässt, um dadurch einen wirtschaftlicheren Betrieb zu erreichen. Mit dem Folgevorhaben Plasma2X wurde bereits ein gemeinsames Projekt von der iplas GmbH und dem CC4E initiiert, in dem neue Anwendungsszenarien der Plasmacracking-Technologie untersucht und weiterentwickelt werden.
