Nach Angaben des Teams verbessert diese interne Wärmezufuhr die energetische Nutzung erheblich, denn bei gleichem Energieeinsatz könne ein autothermal beheizter Reaktor ungefähr so viel Material umsetzen wie zehn vergleichbare Reaktoren mit konventioneller äußerer Beheizung. Dieser Vergleich beschreibt die Effizienz der Wärmeeinbringung und ist nicht mit einem bereits demonstrierten hundertfachen Produktionssprung gleichzusetzen.
Bis zu hundertfacher Durchsatz im Modell
Für die Skalierung kombinierten die Forscher kinetische Messungen mit Modellen des Wärmetransports, die bei 1.000 Grad Celsius unter den untersuchten Bedingungen ein Potenzial von bis zu hundertfachem Reaktordurchsatz ergeben. Der Wert ist damit eine modellgestützte Obergrenze für die Prozessintensivierung und kein Nachweis, dass ein industrieller Reaktor bereits dauerhaft mit dieser Leistung arbeitet.
Versuche in einem fluidisierten Laborreaktor zeigen zugleich, dass sich die unerwünschte Vergasung des festen Kohlenstoffs trotz der internen Verbrennung weitgehend unterdrücken lässt. Die Forscher erreichten dabei im Synthesegas ein Wasserstoff-Kohlenmonoxid-Verhältnis von bis zu 19, sodass das Gemisch stark wasserstoffreich blieb, obwohl ein Teil des Wasserstoffs zur Wärmeerzeugung genutzt wird.
Graphit als zweites Produkt
Ein weiterer Befund betrifft den festen Kohlenstoff, für den die Analysen einen Graphitisierungsgrad von 96,0 Prozent ergaben. Das Material ähnelt damit bereits stark graphitischen Vorprodukten und entstand mit vergleichsweise günstigen Eisenoxid-Katalysatoren. Ein verwertbares Kohlenstoffprodukt könnte die Wirtschaftlichkeit der Methanpyrolyse verbessern, weil neben Wasserstoff ein zweiter Rohstoff entsteht.
Für anspruchsvolle Anwendungen ist das Material allerdings noch nicht fertig, denn nach Angaben der Forscher reicht seine Reinheit bislang nicht für besonders empfindliche Einsatzgebiete wie Batteriegraphit. Weitere Aufbereitung und Prozessoptimierung wären daher nötig, bevor das Nebenprodukt solche Märkte bedienen könnte.
Klimabilanz hängt vom Gesamtsystem ab
Eine Lebenszyklusanalyse des Teams kommt für günstige untersuchte Randbedingungen auf eine Treibhausgasintensität von bis zu 1,9 Kilogramm CO₂-Äquivalenten pro Kilogramm Wasserstoff. Diese Zahl umfasst mehr als die unmittelbare Reaktion und zeigt zugleich, dass das Verfahren nicht automatisch emissionsfrei ist, weil weiterhin Methan als Ausgangsstoff dient und dessen Herkunft, Bereitstellung und mögliche Vorkettenemissionen die Gesamtbilanz beeinflussen.
Für eine breite industrielle Anwendung bleiben außerdem technische Aufgaben offen, vor allem die kontinuierliche Entfernung des festen Kohlenstoffs, die Übertragung der internen Verbrennung auf große Anlagen und der Nachweis eines stabilen Dauerbetriebs. Die neue Studie löst damit nicht sämtliche Probleme der Methanpyrolyse, zeigt aber einen konkreten Weg, eine ihrer zentralen Skalierungsbarrieren zu verkleinern.
Quellen:
4. September 2026
– Robert Klatt