在“联合起来，使我们更加强大”的口号下，化学工业企业和能源工业企业齐心协力着手于一个具有战略意义的合作项目：把有害的温室气体CO2和可再生能源联系在一起，构建一个“变废为宝”的梦之队。《流程工业》德文版杂志的记者有幸对这一项目的进展情况进行了采访，了解了整个项目的进展情况。

2011年春天，CO2分子转换为多元醇的试验设备正式剪彩投入运行。在勒沃库森，这一试验设备中采用的技术能够把CO2、环氧丙烷在催化剂的控制下生成聚碳酸酯多元醇聚醚。这项技术可以把每年若干吨的有害温室气体CO2转变成有用的塑料原材料。

不过，德国的化学工业协会VCI、化学工程与生物技术协会Dechema对此仍然像以前一样持怀疑态度，对于全球每年排放到大气中的28亿t的CO2来讲，这样的解决方案有点杯水车薪了，就其使用的潜力来讲也只有百分之一。

2009~2015年期间，联邦政府科学和研究部将在总共28个项目中投资10万欧元，资助这些旨在2020年时将CO2减排40%、从使用的能源中获得双倍回报的科研项目。

梦幻产品的生产过程覆盖了整个经济增长链—从原材料的来源（烟气洗涤）直至最后的最终产品（聚合物）。这一项目的主要参加者是：RWTH亚琛工业大学、拜耳技术服务公司和拜耳材料科学公司。新的合作伙伴有RWE Power公司。在这一能源解决方案中，原材料的来源是Niederaußem市火力发电厂经烟气洗涤后产生的CO2。

目标：合成天然气

2012年4月，慕尼黑技术大学开始了这一系列雄心勃勃的方案项目中的一个——集成碳的捕获和回收利用。

图1 激活CO2后可以制成完全不同的化工原材料

Bernhard Rieger博士/教授就是这一项目的积极推动者。这个项目在联邦政府BMBF教育、科学、研究及科技部的促进计划中占据了最重要的位置，iC4就是这个项目的缩写，同时这是一项由慕尼黑大学、霍伦霍夫IGB研究所、Wacker、南德化工（Clariant）等化工企业和西门子、Linde、EON机械制造厂MAN等共同参与的合作项目。Rieger博士在教学工作中负责高分子化学和催化技术的研究（硅-化工研究所），结合Wacker公司的生产实际，成功打开了高等院校科学研究与企业生产实际相结合的大门。

对此项目给予资助的财团有什么想法和意见呢？从下列成功杰作中可见一斑。科研人员打算利用烟气洗涤技术获取CO2，利用H2在甲烷化反应中合成出人工天然气，其中的很小一部分可以在化工生产中使用，而大部分则注入地下的储气库中，保存在那里，待能源紧缺的时候使用。这一计划可解决在靠天吃饭的风力发电或者太阳能发电时经常会出现的一个最基本问题：电流是无法存储的，它只能转化为其他形式的能源，例如转化为水力或者化学能。而采用这种地下储气的解决方案就可以成功解决能源存储的问题，而且还是高效率的能源存储。

存储位置

目前还没有足够的输电线路能够把北海发出的电力输送到例如巴伐利亚州的内部地区，以弥补那里的供电缺口。时至今日，从北海风力发电场发出的电力只有75亿Wh可供使用。如果像联邦政府所希望的那样：到2050年时可再生能源发电占总发电量的比例从今天20%提高到80%，则根据Dena公司的计算所需的存储容量要达到数万兆瓦的水平。这样大规模的能源储存只有依靠新的、特殊的解决方案，例如Power-to-Gas能源开发项目的参加者所认为的方法：以天然气为能源载体进行保存。而烟气洗涤、获取CO2利用电解氢生成CH4是最具魅力的解决方案，因为人们可以采用现在已经存在的天然气工业设备平台了，参与这一项目的合作企业已经在分离、净化、甲烷化等流程工艺技术方面掌握了丰富的知识和经验了。例如，Falkenhagen市的Eon公司运行着一套试验设备，这一设备利用风能生产供合成天然气生产所需的H2，并且也在甲烷化工艺技术方面积累了丰富的经验。“这一设备应从2013年起利用电解技术生产大约360m3的H2。”Eon公司替代能源项目的领导人Jean Relus Beining先生解释说道。尽管如此，但在分离技术和CO2捕捉技术领域中还有很多的知识空白点。而这些知识空白点还不可能利用限制在煤及褐煤发电厂烟气、水泥厂和炼钢厂烟气的试验设备来解决。在谈到可能存在的问题时，西门子能源技术公司的Gerhard Zimmermann博士说道：大流量的输送和火力发电厂排放烟气中含有元素周期表中一半左右的元素，这是非常大的难题，“这就要求重新设计新的吸附技术，提高这一流程工艺的技术水平。”

图2 南德化工（Clariant）公司的董事会成员Hans-Joachim Müller博士在iC4项目的启动会上说道：“为了能够经济地在材料流中回收利用CO2，我们必须开发出高效的从工业烟气中分离CO2的技术，例如煤炭发电厂所产生的烟气中回收CO2的技术。”

对纯度提出了很高的要求

项目合作伙伴Linde公司负责提供CO2清洁和CO2清洁过滤膜的检测设备。这些设备不是用于从烟气中分离出CO2的。当从烟气中洗涤出来的CO2经过聚酯渗透膜的催化过滤之后其纯度就达到了甲烷化所需的纯度了。“这是iC4项目中非常关键的、关系到合成的天然气是否可以使用的一个关键环节。”Linde公司合成天然气技术的研发工程师Nicole Schrödel博士说道。Linde公司的研发人员计划利用一种选择性聚合物和硅基的载体构建一套合成系统。因此，硅技术专家Wacker公司也参与这一项目就绝不是一个偶然的巧合了。错综复杂的是：霍伦霍夫研究所的专家们利用空心纤维制造的合成膜的第一次试验也满足了非常高的可靠性要求。Thomas Schiestel先生说：“第一次涂层试验和CO2渗透试验的基础已经具备了。由于有多种可以选用的分离技术（参见附表），因此把吸附分离作为第二种选用的分离技术方法。”作为吸附技术的专家，南德化工（Clariant）同样也是这一项目的重要合作伙伴：他们的主要产品是使用寿命很长的吸附剂和像海绵一样能够吸附CO2、并能够再次释放CO2的物质，而且是能够很快地吸附和释放CO2的物质。南德化工公司技术开发部的Andreas Geissbauer博士担忧的是：如此大量的CO2吸附—从生产能力500MW的火力发电厂排出的烟气气流中吸附大约250万m3的CO2，当然这只是许许多多火力发电厂中的一个。

始终是合成天然气

但这一项目最终生产的还是合成的CH4。这里具有决定性意义的是：是否这一方案能够持续下去，最终的能源平衡情况又如何。由于在甲烷化过程中要消耗大量的能源，而且这一任务也有可能适得其反：最终利用的CO2比排放到环境大气中的CO2还要少。这里，对H2和CO2的混合气进行甲烷化的核心技术还是1912年保罗·萨巴捷（Paul Sabatier）获得诺贝尔化学奖时的老技术。但项目的开发组想把Sabatier反应与水煤气转换反应结合起来。

Geisbauer先生解释说道：“我们想把CO2作为合成天然气的碳本源，并利用可再生的H2合成CH4。”迄今为止，Sabatier过程一直使用的是镍催化器；而在新研发的工艺流程中这种镍催化器的催化能力就显得不足了。由Wacker公司和Clariant公司在慕尼黑大学帮助下合作开发的新型催化器应是‘万能的’：在负载交变时具有很好的耐受性和工作稳定性，这些就是Wacker公司的技术专家Alexander Zipp先生所列举的几个特性。这一方案的‘硬件’最终合成出CH4的管式反应器看起来相当简单。MAN公司研发部的领导人R. Bank博士工程师、教授准确地用试验设备对此做了说明：一个连续性生产的、自动提供气体、分析和排气净化的单管反应器。

项目发起人Rieger先生头脑中雄心勃勃的计划是：2年时间内在拜耳公司的领地中拿出试验设备。