SYNAPSE - Synthese chemischer Energiespeicher und Produktrohstoffe durch Konversion von Kohlendioxid in atmosphärischen Elektronenstrahl-Plasmen

Das Projekt adressiert zwei große Herausforderungen unserer Zeit. Zum einen die für den Erfolg der Energiewende unabdingbare saisonale Speicherung überschüssiger elektrischer Energie aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen für Zeiten mangelnden Dargebots dieser fluktuierenden Energiequellen. Die einzige heute vorstellbare realistische Möglichkeit, derartig große Energiemengen zu speichern, ist die Umwandlung der elektrischen Energie in chemische Energie. Zum anderen die für nachhaltigen Klimaschutz erforderliche generelle Abkehr von der Förderung und Verwendung fossiler Kohlenstoffquellen nicht nur als Energieträger, sondern auch als Rohstoff für die chemische Industrie - also der Aufbau einer Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft. In dieser Vision ist Kohlendioxid als Rohstoff zu begreifen, wobei die Energie für die chemischen Reaktionen zu seiner Wandlung z.B. in Flüssigtreibstoff aus erneuerbaren Quellen stammen wird. Diese Aufgaben lassen sich nur dann wirtschaftlich lösen, wenn im Syntheseprozess hohe Konversionsgrade und hohe energetische Effizienz gleichzeitig erreicht werden.

Das Ziel des Vorhabens besteht darin, die Machbarkeit der Konversion von Kohlendioxid in atmosphärischen Elektronenstrahlplasmen und deren Vorteile gegenüber herkömmlichen, wie thermischen und katalysatorbasierten Ansätzen für die Herstellung chemischer Energiespeicher und Produktrohstoffe zu demonstrieren und somit die Grundlagen für ein neuartiges, nachhaltiges, effizientes und großtechnisch skalierbares Syntheseverfahren zu schaffen. Die Potentiale atmosphärischer Elektronenstrahlplasmen sollen anhand der als Referenzreaktionspfade deklarierten Konversion von Kohlendioxid mit Wasserstoff, Methan und Wasser, wobei im einfachsten Falle Synthesegas oder Methanol entsteht, untersucht und quantifiziert werden. Wichtigstes technologisches Werkzeug wird hierbei eine neuartige toroidale, niederenergetische Elektronenquelle mit zylindrischem Strahlaustrittsfenster sein.