TRIMET ist der größte deutsche Hersteller von Primäraluminium. In drei Hüttenwerken in Deutschland und einem in Frankreich produziert TRIMET rund 540.000 Tonnen Primäraluminium pro Jahr. Das Aluminium wird durch Elektrolyse nach dem so genannten „Hall-Héroult-Verfahren“, einem energieintensiven elektrochemischen Prozess, hergestellt. Das Verfahren basiert auf Kohlenstoffanoden und -kathoden.
Durch den Verbrauch von Kohlenstoffanoden wird CO2 freigesetzt. Ziel dieses Projekts ist es, ein neues Verfahren mit neuen Anoden- und Kathodenmaterialien zu entwickeln, bei dem nur noch O2 anstelle von CO2 freigesetzt wird, wodurch sich die CO2-Bilanz erheblich verbessert.
Politischer und industrieller Kontext
Jährlich werden weltweit rund 70 Millionen Tonnen Aluminium produziert. Die Menge steigt stetig an, da moderne Volkswirtschaften zunehmend auf das leichte Metall angewiesen sind. Der Kohlenstoff-Fußabdruck des Aluminiumsektors wird durch das energieintensive Elektrolyseverfahren maßgeblich geprägt. Da das meiste Aluminium mit Strom aus Kohlekraftwerken hergestellt wird, ist die Energieerzeugung der größte Verursacher von CO2-Emissionen. Bei der Versorgung mit erneuerbarer Energie ist der Fußabdruck wesentlich geringer. Es verbleiben jedoch die prozessbedingten Emissionen durch die Verbrennung der Kohlenstoffanoden im Schmelzprozess, die weltweit fast 100 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente pro Jahr ausmachen. Diese direkten Prozessemissionen können nur durch den Einsatz einer inerten Anodentechnologie verringert werden. Dabei wird der Kohlenstoff durch ein inertes Material ersetzt, das als Anode fungieren kann, aber nicht verbraucht wird, und O2 statt CO2 produziert. Mit dieser Technologie kann Aluminium mit einem sehr geringen CO2-Fußabdruck hergestellt werden. Die Anwender fordern grünes Aluminium, und die Industrie hat es sich zum Ziel gesetzt, die komplexe inerte Anodentechnologie in Zukunft zu realisieren.
Projektentwurf
Die TRIMET Aluminium SE entwickelt in Zusammenarbeit mit einem internationalen Projektkonsortium ein innovatives Verfahren zur Aluminiumherstellung mit mehreren vertikalen inerten (nicht verbrauchbaren) Anoden und Kathoden in einem Niedertemperatur-Elektrolyten (800 °C) nach der Formel:
2 Al2O3 + Energie = 4 Al + 3 O2
Da keine Kohlenstoffanoden mehr eingesetzt werden, entsteht ausschließlich Sauerstoff anstelle von CO₂. Die Entwicklung des inerten Anodenmaterials erfolgt in enger Zusammenarbeit mit weiteren Zulieferern und Forschungseinrichtungen. Ziel im ersten Schritt war es, die bislang erprobten runden Laborzellen zunächst auf eine Stromstärke von 10.000 A zu skalieren und in einem Technikum in der Elektrolyse bei der TRIMET in Essen zu betreiben.
