Grüner Ammoniak Klimaschutz geht auch mit Düngemittel

Grüner Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger der Energiewende. Er soll nicht zuletzt energieintensiven Branchen wie der Stahl- oder Chemieindustrie zur Klimaneutralität verhelfen. Es geht jedoch noch effektiver – mit einer in diesem Zusammenhang noch weitgehend unbekannten Alternative.

08.12.2020 - 10:0007.12.20 - 17:50
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Kreuzfahrtschiffe in einer Bucht der Virgin Islands, Karibik
Kreuzfahrtschiffe in einer Bucht der Virgin Islands, Karibik: Die Schifffahrt gehört zu den größten Klimasündern – doch ein bestimmtes Gas könnte Abhilfe schaffen © imago images / blickwinkel

Für eine nachhaltige und CO2-freie Energieversorgung sind Ressourcen nötig, die aus regenerativen Quellen wie Wind und Sonne gewonnene Energie speichern und transportieren können. Wasserstoff kann das, Ammoniak aber auch – und das in mancher Hinsicht sogar noch besser.

Grüner Wasserstoff ist eine nachhaltige Alternative zu Benzin, Diesel, Kerosin und Schweröl. Um ihn zu gewinnen, wird Wasser unter Strom gesetzt und spaltet sich dadurch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff (Elektrolyse). Wird dieser Prozess ausschließlich mit erneuerbarer Energie durchgeführt, dann handelt es sich um nachhaltigen Wasserstoff. Dieser kann für saubere Mobilität und eine effiziente Versorgung mit Strom und Wärme sorgen sowie als Speicher erneuerbarer Energien genutzt werden. Das macht Wasserstoff zu einem äußerst vielseitigen Energieträger und einem wichtigen Element der Energiewende.

Warum Ammoniak, wenn es doch Wasserstoff gibt?

Lässt man Wasserstoff im sogenannten Haber-Bosch-Verfahren mit Stickstoff reagieren, wird daraus Ammoniak – eine der meistproduzierten Chemikalien und Ausgangsstoff unter anderem für Düngemittel. Noch ist die Produktion auf Erdgas oder Kohle aufgebaut. Das erklärt, warum die Chemikalie für knapp 3 Prozent der globalen CO?-Emissionen verantwortlich ist. Doch jetzt soll ihr ein neuer Anstrich verpasst werden: Grün.

Aber warum Ammoniak einsetzen – wenn doch schon Wasserstoff für die Energiewende wesentliche Eigenschaften besitzt? Ganz einfach: Wenn es um die Speicherung, den Transport und die Verwendung der Energie geht, hat Ammoniak Vorteile.

Vor allem beim Transport ist Ammoniak unschlagbar

Die Bedingungen für die Produktion von Wind- und Solarenergie in großen Mengen sind oft nicht dort am besten, wo sie benötigt wird. Um die Energie in Form von Ammoniak oder Wasserstoff zu transportieren, müssen die Stoffe verflüssigt werden. Das geschieht bei ersterem bereits bei -33 Grad Celsius, während letzteres auf -253 Grad Celsius heruntergekühlt werden muss. Außerdem benötigt Ammoniak aufgrund seiner höheren Energiedichte weniger Platz und kann in dünnwandigen Metallcontainern gelagert werden. Wasserstoff hingegen benötigt Behälter, die hohen Druck aushalten müssen.

Ein weiterer Anwendungsbereich, in dem Ammoniak seine Stärken ausspielen kann, ist die Schifffahrt. Diese soll bis 2050 ihren CO2-Ausstoß halbieren, fordert die Internationale Seeschifffahrts-Organisation der Vereinten Nationen (IMO). Dafür bedarf es jedoch eines radikalen Technologiewechsels: Noch immer fahren viele Kreuz- und Frachtschiffe mit Schweröl. Das liegt daran, dass es bislang keine optimale nachhaltige Alternative gibt. Ob Biodiesel, Methanol oder Wasserstoff – alle diese umweltfreundlichen Kraftstoffe haben auch ihre Nachteile.

Ein Beispiel: Elektroantriebe sind zwar gut für kurze Strecken, für Containerschiffe eignen sie sich aber nicht als langfristige Lösung. Schließlich würden die benötigten riesigen Batterien zu viel Transportkapazität kosten – was wiederum den Gewinn schmälert. Auch Wasserstoff benötigt viel Platz – während Ammoniak aufgrund seiner höheren Energiedichte sparsamer ist: Pro Kubikmeter kann es 50 Prozent mehr Energie speichern.

Grüner Ammoniak könnte aber nicht nur eine Lösung für die Schifffahrt sein, sondern ebenfalls zur Sicherung der globalen Nahrungsmittelproduktion beitragen – durch die Herstellung von nachhaltigem Düngemittel. Zudem könnte das CO2-neutrale Ammoniak in stationäre Energieversorgungssysteme eingespeist werden.

Darüber hinaus könnte die Chemikalie die Ökobilanz konventioneller Verbrennungsmotoren aufbessern. Denn den Abgasen zugeführtes gasförmiges Ammoniak reagiert mithilfe eines Katalysators mit den Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser – die für die Umwelt harmlos sind.

Vom Klimasünder zum Klimaretter

Bis Ammoniak flächendeckend zum Einsatz kommen kann, gibt es aber noch einige Hürden zu überwinden. Selbst mit dem derzeit günstigen Ökostrom ist grünes Ammoniak noch geringfügig teurer als die Variante aus Erdgas. Damit das klimafreundliche Gas wettbewerbsfähig wird, müssen Kosten für erneuerbare Energien weiter sinken oder die CO2-Preise für fossile Kraftstoffe steigen.

Derzeit gehört dem grünen Wasserstoff noch das Rampenlicht. Allerdings könnte bereits in wenigen Jahren das erste mit Ammoniak betriebene Schiff auf den Weltmeeren unterwegs sein – ein wichtiger Schritt zur nachhaltigen Integration der Chemikalie. Aktuell handelt es sich dabei noch um Zukunftsmusik, aber Investoren sollten die Entwicklung auf dem Gebiet im Blick behalten.

Noch beschäftigen sich wenige Unternehmen mit dem Thema, wie beispielsweise der dänische Konzern Ørsted, der gemeinsam mit dem Düngemittelhersteller Yara die Produktion von Ammoniak umweltfreundlicher gestalten will. Der japanische Mischkonzern IHI Corp verfolgt sogar die Vision eines globalen Ammoniak-Netzwerks. Auch Siemens erkennt in der Ammoniakwirtschaft immenses Potenzial und hat bereits vor zwei Jahren in England eine Demonstrationsanlage aufgebaut.

Für Investoren, die Ammoniak in ihr Depot transportieren möchten, gibt es erfolgversprechende Möglichkeiten in unterschiedlichen Branchen – das eine „Ammoniak-Unternehmen“ hingegen dürften sie noch vergeblich suchen.