Nicht mehr lange fackeln!

Mit einer neuen Technik läßt sich künftig Erdgas verflüssigen. Dabei entsteht ein schwefelfreies Kraftstoffgemisch, dass sich hervoragend transportieren und tanken läßt.

Auf die direkte Frage, wann der letzte Tropfen Erdöl verbraucht und das Ende des Ölzeitalters gekommen sei, antworten Vertreter der Mineralölkonzerne gerne mit einem Bonmot des ehemaligen saudischen Ölministers Scheich Yamani: “Die Steinzeit ging nicht zu Ende, weil die Steine ausgingen.” Zur Zeit bemüht sich die Ölindustrie nach besten Kräften, den Kollaps zu verhindern. Gemeinsamer Tenor: Wenn das Ölzeitalter zu Ende geht, dann soll es nicht am Ölmangel liegen.

Nach wie vor herrscht über den Umfang der Ölreserven Unsicherheit. In den achtziger Jahren dominierten auf der Basis der damaligen Verbrauchszahlen pessimistische Prognosen, nach denen die Gesamtvorräte nur noch für 25 Jahre reichen würden. Untersuchungen jüngeren Datums wie beispielsweise der BP Statistical Review of World Energy 2002 gehen davon aus, dass die Reserven trotz des gestiegenen Verbrauchs noch 40 Jahre lang reichen. Dabei werden allerdings zunehmend auch Ölreserven ins Kalkül gezogen, die früher als nicht förderungstauglich oder -würdig betrachtet wurden. Dazu gehört zum Beispiel die technisch aufwändige Erschliessung von Vorkommen in der Tiefsee.

So ist beispielsweise die Ölgesellschaft Mobile gerade damit beschäftigt, die Förderung von Rohöl aus dem im Golf von Mexiko befindlichen Nakika-Feld voranzutreiben. Die Quelle auf dem Meeresboden verlangt allerdings ihren Tribut: Da sich die Lagerstätte in einer Wassertiefe von 2.300 Metern befindet, läßt sich das Rohöl wegen der niedrigen Umgebungstemperatur in gewöhnlichen Rohrleitungen nicht mehr wirtschaftlich pumpen, da hierfür die Viskosität des Rohöles zu hoch ist. Einen Ausweg bietet die ”Pipe-in-Pipe”-Technik, bei der ein doppelwandiges Rohr zum Einsatz gelangt, dessen Hohlraum mit mikroporösen Dämmstoffpaneelen gefüllt ist.

Ähnliches gilt für Ölsände: Bereits abgebaut werden einige Vorkommen, die sich direkt unter der Erdoberfläche befinden und im Tagebau zugänglich sind. Zur Erschliessung weiterer Ölsandvorkommen in größeren Tiefen ist es wiederum erforderlich, dass man durch ein Rohr Dampf in die Erde presst und durch ein zweites Rohr das erwärmte Bitumen an die Oberfläche befördert.

Comeback eines “Klassikers”

Besonderes Augenmerk verdient indessen eine Methode, die eine nachhaltige Erschliessung der immensen Erdgasreserven gestattet. Bemerkenswert dabei ist, dass es sich um die “High-Tech-Version” der Fischer-Tropsch-Synthese handelt. Das Verfahren wurde im Jahre 1925 ursprünglich von den deutschen Chemikern Franz Fischer und Hans Tropsch am Kaiser-Wilhelm-Institut für Kohleforschung in Mülheim/Ruhr zur Gewinnung von flüssigen Kohlenwasserstoffen aus Kohle entwickelt. Zweifelsohne hatten die beiden Chemiker aus der Not eine Tugend gemacht, und die Möglichkeit, einheimische Kohle zu verflüssigen, kam damals einer technischen Sensation gleich.

Die südafrikanische South African Coal, Oil, and Gas Corporation Limited (Sasol) hat das Verfahren weiterentwickelt und ist heute der weltweit größte Produzent von flüssigen Kraftstoffen aus Kohle (Coal-to-Liquid). Damit sind die Potenziale des Fischer-Tropsch-Verfahrens aber noch nicht erschöpft. “In ähnlicher Weise ist es auch möglich, Erdgas zu verflüssigen”, unterstreicht Reinhard Chudzicki, stellvertretender Direktor der MAN Turbomaschinen AG in Oberhausen.

Der besondere Charme dieses “Gas to Liquids” (GTL)-Prozesses liegt unter anderem auch darin, dass das dem Prozess anfallende Kraftstoffgemisch schwefelfrei ist, denn die Nachfrage nach umweltgerechtem, schwefelfreien Krafftstoff wird weltweit in den kommenden Jahren rasant zunehmen. So will die Europäische Union ab 2005 flächendeckend schwefelfreien Kraftstoff anbieten, ab 2009 sollen Diesel und Benzin mit Schwefel gänzlich verboten werden. In den USA sind entsprechende Vorschriften über den Schwefelgehalt bereits für 2004 vorgesehen. Auch auf Grund der politischen Rahmenbedingungen zielt das GTL-Verfahren auf einen wachstumsintensiven Zukunftsmarkt, da eine aufwändige Entschwefelung, wie sie beim Rohöl erforderlich ist, entfallen könnte.

Maschinenhersteller sorgen für Innovationsschub

Um die Vision Realität werden zu lassen, mußten Prozeßingenieure und Maschinenhersteller buchstäblich an einem Strang ziehen, denn GTL-Prozesse erfordern die größten Kompressoren, die je für industrielle Anwendungen hergestellt wurden. So baut die MAN Turbomaschinen AG für einen Kunden in Quatar zur Zeit Axialkompressoren, die bei einem Fördervolumen von rund 700.000 m3/h als Hauptkomponenten zweier Luftzerlegungsanlagen einer Gasverflüssigungsanlage vorgeschaltet sind.

Die Anlage, bei der es sich mit einer Produktionsmenge von 34.000 Barrel pro Tag um die bislang größte und technisch fortgeschrittenste GTL-Anlage handelt, soll ab Dezember 2005 den Betrieb aufnehmen. Neben den Axialkompressoren zählen 80 MW-Dampfturbinen und Radialkompressoren zu den Hauptkomponenten der Anlage. Die Fähigkeit, große Anlagen zu bauen und zu testen sowie auch das Packaging zuverlässig auszuführen seinen wichtige Kriterien für die Auftragsvergabe gewesen, heißt es hierzu bei der MAN Turbomaschinen AG.

Die vorgeschaltete Luftzerlegung dient dem Zweck, aus der atmosphärischen Luft zunächst Sauerstoff zu gewinnen. Durch partielle Oxidation entsteht aus Erdgas das aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehende Synthesegas, aus dem sich in einem zweiten Schritt nach dem Prinzip der Fischer-Tropsch-Synthese hochwertige Treibstoffe herstellen lassen. Dieser Prozess verläuft exotherm, was von großem Vorteil ist. So kann die entstehende Wärme unmittelbar für die Erzeugung von Wasserdampf eingesetzt werden, der wiederum den Maschinenstrang der Luftzerlegungsanlage antreibt.

Seitens der Automobilhersteller wird der Einstieg in die GTL-Technik einhellig begrüßt. “Aufgrund der hohen Flexibilität des chemischen Herstellungsprozesses lassen sich maßgeschneiderte Kraftstoffe entwickeln”, heißt es beispielsweise in einer Mitteilung der Volkswagen AG. Diese würden auch den Anforderungen zukünftiger Motorentypen wie dem bei Volkswagen entwickelten Combined Combustion System (CCS) gerecht. Dabei handele es sich um ein Verbrennungsverfahren, welches die Vorteile von Benzin- und Dieselmotor miteinander kombiniere.

Rückenwind erhält die Konversion von Erdgas nicht allein durch ökologische Tatsachen. Vielmehr ist es mit Hilfe des GTL-Verfahrens möglich, mehrere Fliegen mit einer Klappe zugleich zu schlagen. So sind Schätzungen zufolge rund die Hälfte der weltweiten Gasreserven immer noch nicht nutzbar, weil es keine realistische Möglichkeit gibt, sie unter wirtschaftlich vertretbaren Bedingungen zu den Verbrauchermärkten zu transportieren: Einerseits existiert kein flächendeckendes Netz von Pipelines, andererseits muß sich der Transport als Flüssiggas (Liquid Natural Gas, kurz LNG) als Alternative zur Pipeline rechnen, da die Verflüssigung und Kühlung des bereits bei – 161 °C siedenden Methans technisch aufwändig und entsprechend teuer ist.

Experte Chudzicki möchte den Hebel für den Einsatz der GTL-Technik nicht nur zur Erschliessung wirtschaftlich bisher nicht zugänglicher Gasfelder, sondern auch im Bereich der Ölförderung ansetzen. “Dort wird das gleichzeitig anfallende Erdgas immer noch abgefackelt, eine Vorgehensweise, die ökonomisch und ökologisch völlig inakzeptabel ist”, verdeutlicht er.

Dass es sich beiden abgefackelten Gasmengen keineswegs um “Peanuts” handelt, machte unlängst Peter Woicke, Chef der Internationalen Finanz-Korporation (IFC), beim UN-Gipfel in Johannesburg deutlich. Die IFC ist eine Sonderorganisation der Weltbank und bildet gemeinsam mit der norwegischen Regierung, den Ölkonzernen Shell und BP sowie der staatlichen algerischen Ölfirma Sonatrach eine Initiative zur Reduzierung des Gas-Abfackelns. Die Fakten sprechen für sich, denn bei der weltweiten Ölförderung werden jährlich rund 108 Milliarden Kubikmeter Erdgas abgefackelt und somit verschwendet. Das entspricht dem gemeinsamen Erdgasverbrauch von Deutschland und Frankreich. Allein das in Afrika abgefackelte Gas könnte wiederum, wenn es effizient in Kraftwerken eingesetzt würde, die Hälfte des Energieverbrauchs des Kontinents decken.

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Dr. Rolf Froböse

ist Wissenschafts- und Wirtschaftsjournalist in den Bereichen Chemie, Biotechnologie, Umwelt, Energie, Raumfahrt, Medizin, IT-Technik