Am 16. Juni 2025 hat die Empa, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, eine neuartige Methanisierungsanlage in Betrieb genommen, die die Erzeugung von synthetischem Methan revolutionieren könnte. Im Rahmen des Projekts mit dem Namen „move-MEGA“ wird ein neuartiger Prozess vorgestellt, der als sorptionsverstärkte Methanisierung bekannt ist. Diese Technologie wurde speziell entwickelt, um den „Power-to-Gas“-Prozess, der die Umwandlung von erneuerbarem Strom in Gas ermöglicht, flexibler und effizienter zu gestalten. Das produzierte synthetische Methan hat das Potenzial, fossiles Erdgas zu ersetzen und in Kombination mit Methan-Pyrolyse sogar CO₂-negativen Wasserstoff zu generieren.
Die Methanisierungsanlage „move-MEGA“ steht im Zeichen der Energiewende und ist ein Beispiel für die Integration mehrerer Schlüsseltechnologien. Sie wandelt erneuerbaren Wasserstoff, der durch Elektrolyse erzeugt wird, und CO₂ aus der Umgebungsluft in synthetisches Methan um, das dann in das Gasnetz eingespeist werden kann. Ein herausragendes Merkmal dieser Anlage ist die direkte Kopplung der verschiedenen Prozessschritte an einem Standort, was in dieser Form einmalig ist. Diese innovative Verbindung von Prozessen ermöglicht es, die erzeugte Energie direkt vor Ort effizient zu nutzen.
Ein zentrales Element der neuen Anlage ist die sorptionsverstärkte Methanisierung, bei der spezielle Zeolith-Pellets als Katalysatorträger eingesetzt werden. Diese Pellets haben eine definierte Porengröße und sind in der Lage, das während der Methanisierungsreaktion entstehende Wasser zu adsorbieren. Diese Maßnahme verschiebt das chemische Gleichgewicht zugunsten der Methanproduktion, was es ermöglicht, den Prozess bei niedrigeren Drücken und Temperaturen durchzuführen. Dadurch kann das produzierte Methan ohne aufwendige Nachreinigung direkt verwendet oder ins Gasnetz eingespeist werden.
Ein weiterer entscheidender Aspekt der Entwicklung dieser Technologie ist das Wärmemanagement. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, sind mindestens zwei Reaktoren notwendig, die abwechselnd Methan erzeugen und regeneriert werden müssen. Hierbei ist ein ausgeklügeltes Wärmemanagement von großer Bedeutung. Die Abwärme aus der Methanisierung kann entweder gezielt aus dem Reaktor abgeleitet oder im Katalysatorbett gespeichert werden, um die Trocknung der Reaktoren zu unterstützen.
Das Team unter der Leitung von Florian Kiefer und Andreas Borgschulte hat über fünf Jahre an der Entwicklung dieser Technologie gearbeitet, um sie von der Grundlagenforschung bis hin zu einem funktionierenden Demonstrator zu bringen. „Durch die sorptionsverstärkte Methanisierung und das ausgeklügelte Wärmemanagement können wir hohe Umwandlungsraten erreichen und gleichzeitig die Lastflexibilität erhöhen. Dadurch wird die Technologie besonders attraktiv für die Kopplung mit erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik oder Windkraft“, erklärt Kiefer.
Ein weiterer bedeutender Fortschritt des Projekts ist die Integration einer „Direct-Air-Capture“-Anlage, die es ermöglicht, das erforderliche CO₂ direkt aus der Luft zu entnehmen. Diese Vorgehensweise eröffnet die Möglichkeit, negative CO₂-Emissionen zu erzielen. Das erzeugte Methan kann in einem nachgelagerten Prozess mithilfe von Methan-Pyrolyse in festen Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt werden. Dieser feste Kohlenstoff kann als langfristige CO₂-Senke genutzt werden, beispielsweise in Baustoffen wie Beton oder Asphalt. Der gewonnene Wasserstoff wiederum kann für industrielle Anwendungen eingesetzt werden, die bislang auf fossile Brennstoffe angewiesen sind.
Das Projekt „move-MEGA“ stellt somit einen bedeutenden Schritt in der nachhaltigen Energieproduktion dar und zeigt auf, wie die Erzeugung erneuerbarer Energien und die dauerhafte CO₂-Reduktion kombiniert werden können. Die Unterstützung des Projekts kam von verschiedenen Institutionen, darunter der ETH-Rat, der Kanton Zürich sowie Unternehmen wie Glattwerk, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Schweiz, Armasuisse und Swisspower.
Insgesamt bietet die neue Methanisierungsanlage der Empa nicht nur einen innovativen Ansatz zur Erzeugung von synthetischem Methan, sondern leistet auch einen wertvollen Beitrag zum Klimaschutz und zur Energiewende.
