Wie lassen sich industrielle Abläufe so gestalten, dass weniger schädliche Treibhausgase entstehen? Und wie können bereits bestehende Anlagen so angepasst werden, dass sie die Herausforderungen der Dekarbonisierung annehmen können? Daran forscht das neue Institut für CO2-arme Industrieprozesse im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zittau. Neben diesem Standort in Sachsen entsteht ein weiterer im brandenburgischen Cottbus.

„Mit seiner wissenschaftlichen Forschung wird unser neues Institut in Zittau mit dazu beitragen, die nationalen Klimaschutzziele zu erreichen. Denn durch die Dekarbonisierung energieintensiver Prozesse werden Emissionen in großem Maßstab vermieden“, sagt die DLR-Vorstandsvorsitzende, Professor Anke Kaysser-Pyzalla. „Die Motivation unserer Mitarbeitenden liegt in der wissenschaftlichen Herausforderung, Industrieprozesse ökologisch wie auch ökonomisch tragfähig zu transformieren. Dabei wird nach Lösungen gesucht, die auch die regionalen Besonderheiten und Strukturen berücksichtigen.“

Das DLR erweitert damit in der Lausitz-Region seine Kompetenzen auf dem Gebiet der Energieforschung. Ziel ist es, die Kohlendioxid- und Schadstoff-Emissionen von Industrieanlagen und Kraftwerken deutlich zu verringern. Die Arbeit konzentriert sich dabei auf die Dekarbonisierung in Industriebereichen, die einen hohen Bedarf an Energie haben. Gleichzeitig liegt ein Schwerpunkt auf der effizienten Nutzung und Speicherung von nachhaltig erzeugtem Strom.

Zusammenarbeit mit Hochschulen und der Industrie

Das DLR-Institut für CO2-arme Industrieprozesse unterstützt die regionale Wissenschaft und Industrie bei der Entwicklung neuer Technologien. Es kann so aktiv zum Strukturwandel in der Region beitragen und an der Schaffung von Arbeitsplätzen mitwirken. Eine intensive Zusammenarbeit mit den Hochschulen in Zittau/Görlitz und Cottbus-Senftenberg besteht bereits, ebenso Kooperationen mit Industrieunternehmen vor Ort. Ein Wissenstransfer von der Grundlagenforschung zur angewandten Forschung für die industrielle Nutzung wird so gesichert.

Der Standort in Zittau plant langfristig mit 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Seit der offiziellen Gründung des Instituts durch den DLR-Senat im Juni 2019 sind sie auf dem Gelände der Hochschule Zittau/Görlitz tätig und werden voraussichtlich im Juni in die Mandauhöfe in Zittau umziehen. Für die Einrichtung einer Forschungsanlage wurde eine Halle angemietet. In der Nähe der Zittauer Hochschulbibliothek soll in den nächsten Jahren ein Neubau mit großer Versuchshalle für das Institut entstehen.

Einsatz von Wasserdampf und regenerativ erzeugtem Wasserstoff

Die Forschung in Zittau konzentriert sich auf die beiden Schwerpunkte „Hochtemperatur-Wärmepumpen“ und „Kohlenstoffarme Reduktionsmittel“. Der dritte Schwerpunkt „Simulation und Virtuelles Design“ ist am Standort in Cottbus angesiedelt. Bei den Entwicklungen zu neuartigen Hochleistungswärmepumpen geht es um die Bereitstellung von CO2-neutraler Hochtemperatur-Prozesswärme.

Der große Bedarf der Industrie wird aktuell vor allem mit fossilen Brennstoffen gedeckt. Hochtemperatur-Prozesswärme ist etwa in der Lebensmittelindustrie, der Papierindustrie, in der chemischen Industrie oder im Fahrzeugbau unerlässlich. Hier liegt die Herausforderung nun in der effizienten Wärmeerzeugung aus regenerativem Strom. Die Forschungsanlage in Zittau arbeitet zum Beispiel mit Wasser beziehungsweise Wasserdampf.

Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle im Forschungsbereich „Kohlenstoffarme Reduktionsmittel“: Dabei wird untersucht, wie Prozesse so umgestellt werden können, dass prozessbedingte CO2-Emissionen vermieden werden. Dies könnte durch die Nutzung von regenerativ erzeugtem Wasserstoff geschehen oder teilweise auch von Abfallbiomasse.