Auch im Industriesektor wird Wasserstoffgas eingesetzt. Z.B. wird im Haber-Bosch-Verfahren Wasserstoffgas (H2) mit Stickstoffgas (N2) zur Reaktion gebracht, um Ammoniakgas (NH3) zu gewinnen. Ammoniak wird vor allem zur Herstellung von Düngemitteln und Harnstoff benötigt. Harnstoff wird z.B. in pharmazeutischen Produken, zur Reduktion von Stickstoffoxiden in Abgasen, oder als Stabilisator bei der Lebensmittelherstellung verwendet.
3 H2(g) + N2(g) → 2 NH3(g)
Wasserstoffgas wird auch zur katalytischen Herstellung von Methanol (CH3OH) aus Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Kohlenstoffdioxid (CO2) eingesetzt (siehe Reaktionsgleichung).
2 H2(g) + CO(g) → CH3OH(l)
3 H2(g) + CO2(g) → CH3OH(l) + H2O(l)
Methanol ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Gewinnung von Essigsäure. Zudem dient Methanol als Rohstoff für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe oder als Zumischung zu Benzin.
Doch nicht nur in der chemischen Industrie, auch in der Stahlindustrie wird Wasserstoffgas immer öfter eingesetzt. Lange Zeit gewann man Stahl mit dem Hochofen-Prozess. Allerdings werden dabei hohe Kohlenstoffdioxidgas-Emissionen freigesetzt. Als Ausgangsmaterial dient hier Eisenerz, welches mit Koks zu Roheisen reduziert wird.
In einem ersten Schritt reagiert Koks mit Sauerstoff-Molekülen aus der Luft unter Bildung von Kohlenstoffdioxid-Molekülen:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
Die gebildeten Kohlenstoffdioxid-Moleküle reagieren mit Koks weiter unter Bildung von Kohlenstoffmonoxid-Molekülen:
CO2(g) + C(s) → CO(g)
Die Kohlenstoffmonoxid-Moleküle dienen als Reduktionsmittel und reagieren schließlich mit beispielsweise Eisen(III)-oxid. Dabei entstehen die Reaktionsprodukte Eisen und erneut Kohlenstoffdioxidgas. Dieses Kohlenstoffdioxidgas gelangt als Teil des sogenannten „Gichtgases“ in die Atmosphäre.
Fe2O3(l) + 3 CO(g) → 2 Fe(l) + 3 CO2(g)
Verwendet man hingegen Wasserstoffgas als Reduktionsmittel fallen deutlich weniger Kohlenstoffdioxidgas-Emissionen an. Man nennt diese Methode auch Direktreduktionsverfahren. Als Nebenprodukt fällt dabei nicht wie oben Kohlenstoffdioxidgas, sondern Wasserdampf an. Wenn man dann auch noch die benötigte Wärme für den Prozess aus erneuerbaren Energien nutzt, steht einer klimaneutralen Stahlherstellung nichts mehr im Wege!
Gestaltung der Station: Felix Sperrer, Alexandra Tepla, MEd BSc und Mag.a Martina Zodl
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