Die Kohlevergasung ist ein Verfahren, das es ermöglicht, aus Kohle brennbare Gase herzustellen. Diese Gase haben einige Vorteile gegenüber herkömmlicher Kohle, weshalb man auch von Kohleveredelung spricht.
Verfahren der Kohlevergasung
Erzeugung von Wassergas
Bei der gängigsten Methode der Kohlevergasung wird Kohle, die zuvor durch teilweise Verbrennung stark erhitzt wurde, mit Wasserdampf in Kontakt gebracht. Dadurch entsteht Synthesegas, auch bekannt als Wassergas. Dieses Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff ist sehr brennbar. Jedoch ist Kohlenmonoxid auch ein starkes Atemgift. Durch die Wassergas-Shift-Reaktion kann das Kohlenmonoxid weiter zu Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass Kohlenmonoxid mit Wasserstoff zu Methan reagiert. Das Endprodukt ist eine Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Wasserstoff, die auch Verunreinigungen enthält, wie Schwefelwasserstoff, Stickoxide, Ruß und überschüssigen Wasserdampf. Für eine effektive Umsetzung dieses Verfahrens ist eine hohe Temperatur von über 1000 °C erforderlich.
Erzeugung von Generatorgas
Wird Kohle unter Sauerstoffmangel verbrannt, entsteht vermehrt Kohlenmonoxid. Um eine höhere Reinheit dieses Gases zu erreichen, wird oft Koks verwendet. Aufgrund der starken exothermen Reaktion ist der Energiegehalt des Kohlenmonoxids deutlich geringer als der der Kohle.
Hydrierung von Kohle
Ein weiteres Verfahren der Kohlevergasung ist die direkte Reaktion von Kohle mit Wasserstoff, um Kohlenwasserstoffe zu binden. Dies findet vor allem bei der Kohleverflüssigung Anwendung, wobei auch gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Methan und Ethan entstehen können.
Ökologische Bewertung
Die Kohlevergasung zur Substitution von Erdgas oder Erdöl führt grundsätzlich zu erhöhten CO2-Emissionen, da bei der Herstellung zusätzlich zu den durch Verbrennung freigesetzten CO2 auch CO2 entsteht. Insgesamt entsteht sogar mehr CO2, als wenn die entsprechende Wärmemenge direkt durch das Verbrennen der Kohle erzeugt würde. Eine mögliche Lösung für dieses Problem wäre die CO2-Abscheidung und -Speicherung, allerdings gestaltet sich dies sehr aufwändig und kostspielig. Wenn die Kohlevergasung Teil eines neuen Kraftwerksprozesses ist, könnten die CO2-Emissionen im Vergleich zu konventionellen Kraftwerken leicht sinken, da der Kohleverbrauch reduziert wird. Ein weiteres Problem der Kohlevergasung ist der hohe Wasserbedarf.
Bedeutung der Kohlevergasung
Früher spielte die Kohlevergasung eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Stadtgas. Im Laufe der Zeit wurde es jedoch größtenteils durch Erdgas verdrängt. Die Kohlevergasung kann auch der erste Schritt zur Kohleverflüssigung sein, beispielsweise bei der Herstellung von synthetischem Benzin mithilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens. Dies ist jedoch nur wirtschaftlich sinnvoll, wenn Erdöl sehr teuer ist. Bisher wurde die Kohleverflüssigung hauptsächlich in Situationen durchgeführt, in denen ein Land aufgrund eines Embargos unter Erdölmangel litt. In China gibt es jedoch derzeit Pläne, diese Technologie zu nutzen. Es gab auch in der Vergangenheit Pläne, die Kohlevergasung in großem Maßstab mit Prozesswärme aus speziellen Kernreaktoren durchzuführen, um den knapper werdenden Rohstoff Erdöl durch die in größeren Mengen verfügbare Kohle zu ersetzen. Bisher wurden diese Pläne jedoch nicht umgesetzt. Die Kohlevergasung kann auch zur Optimierung von Kohlekraftwerken mit höheren Wirkungsgraden eingesetzt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Kohle zumindest teilweise zu vergasen und eine Gasturbine zu betreiben. Dadurch kann ein effizientes Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk realisiert werden, eine Technik, die normalerweise hauptsächlich für Erdgas genutzt wird. Solche Kraftwerke werden als IGCC-Kraftwerke (Integrated Gasification Combined Cycle) bezeichnet. Einige Kohlekraftwerke verwenden auch die Technik der Verbrennung von Kohle unter Sauerstoffmangel, bei der Kohlenmonoxid entsteht, das dann in einer Gasturbine verbrannt wird. Die Kohlevergasung ist auch im Zusammenhang mit der CO2-Abscheidung und -Speicherung bei Kohlekraftwerken eine Option. Dies liegt daran, dass das Synthesegas im Gegensatz zu den Abgasen einer Verbrennung mit Luft keine großen Mengen an Stickstoff enthält, von dem das CO2 getrennt werden muss.
Quelle: Lexikon > Buchstabe K > Kohlevergasung
