Hydro hofft auf Chlor-basierte Alternative

Es gibt noch eine Option, Aluminium zu produzieren. Über den Zwischenschritt einer Chlorverbindung wird hier ein ganz anderer Weg eingeschlagen. Dieser Prozess wurde von Alcoa in den 1960er Jahren entwickelt und zeitweise eingesetzt, konnte sich aber letztlich nicht durchsetzen.

Man lässt Aluminiumoxid zunächst mit Chlor und Kohlenstoff reagieren; es entsteht Aluminiumchlorid und Kohlendioxid. Das Aluminiumchlorid wird anschließend in einer Elektrolysereaktion gespalten. Hier kommen zwar auch Kohlenstoff-Anoden zum Einsatz, doch anders als beim Hall-Héroult-Prozess werden diese nicht verbraucht.

Auch in dem Prozess entstehen im ersten Schritt Kohlendioxid-Emissionen, die ähnlich hoch sind wie beim Hall-Héroult-Prozess. Aus Klimaschutzsicht ergibt sich also zunächst kein Vorteil. Allerdings plant die norwegische Firma Hydro, das Ganze so zu modifizieren, dass sich solche Prozessemissionen vermeiden lassen.

Verfahren mit geschlossenem Kohlenstoffkreislauf

Statt Kohlenstoff kommt beim HalZero-Projekt von Hydro das Gas Kohlenmonoxid zum Einsatz. Das beim Prozess entstehende Kohlendioxid wird abgefangen und unter Einsatz elektrischer Energie wieder zu Kohlenmonoxid umgewandelt. Das Ganze soll laut Hydro in einem geschlossenen Kreislauf stattfinden: Es entsteht zwar das Treibhausgas Kohlendioxid, es entweicht jedoch nicht, sondern wird direkt weiterverwendet.

Das klingt vielversprechend, ist aber noch in einem frühen Entwicklungsstadium. In einem Schreiben des Hydro-Konzerns heißt es: "Um das HalZero-Verfahren zur Industrialisierung zu entwickeln, ist noch erhebliche Forschungsarbeit erforderlich. Die Komponenten der HalZero-Technologie befinden sich auf unterschiedlichen technologischen Reifegraden, und es besteht immer noch ein erhebliches Risiko im Zusammenhang mit dem gesamten Prozesssystem."

Bis zum Jahr 2030 hofft Hydro, eine Pilotanlage der Chlor-basierten Aluminiumproduktion betreiben zu können.

Es gibt verschiedene Ansätze, den klassischen Hall-Héroult-Prozess zu ersetzen. Es gibt aber noch große Unsicherheiten, ob und wann diese verfügbar sein werden. Eine weitere Möglichkeit wäre es, die Kohlendioxid-Emissionen abzufangen und unterirdisch einzulagern, also mit Carbon-Capture-and-Storage-Technologie (CCS) zu arbeiten.

Geringe Kohlendioxid-Konzentration erschwert CCS

Asbjørn Solheim vom norwegischen Sintef-Institut hält das für vielversprechender als inerte Anoden. Allerdings ist CCS für die Aluminiumindustrie besonders schwierig umzusetzen, denn die Abgase der Aluminiumzellen enthalten nur etwa ein Prozent Kohlendioxid.

"Ein Prozent ist eine zu niedrige Konzentration", sagte Solheim im Gespräch mit Golem.de. "Eine Möglichkeit ist, das Abgas zu recyceln, damit kann man die Konzentration auf vielleicht vier Prozent erhöhen." Heißt: Man würde statt Frischluft den Abgasstrom aus den Aluminiumzellen zurückführen. Das könnte auch Energie sparen, da die im Abgas enthaltene Wärmeenergie wieder dem Prozess zugeführt wird.

Doch all das ist bislang Theorie, es gibt weltweit keine Aluminiumproduktionsanlage, die CCS einsetzt. Der norwegische Hydro-Konzern, der, wie oben erwähnt, auch an einem Chlor-basierten Verfahren arbeitet, hat angekündigt, die Aluminiumproduktion mit CCS zu testen und hofft, auch bestehende Aluminiumzellen umrüsten zu können. Bis 2030 soll eine Pilotanlage stehen.

Insgesamt scheinen die inerten Anoden in der Industrie als die vielversprechendste Option gesehen zu werden. Während mit Hydro nur ein einziger großer Aluminiumkonzern konkret Projekte mit einem Chlor-basierten Verfahren plant, hat eine Reihe von Unternehmen Projekte mit inerten Anoden geplant. Die Firma Trimet, die mehrere Aluminiumhütten in Deutschland betreibt, plant ebenfalls mit inerten Anoden.

Daneben gibt es weitere Prozessschritte in der Aluminiumproduktion, die von fossilen Rohstoffen wegkommen müssen.