IEA Bioenergy Task 40: Decarbonizing industrial process heat: the role of biomass. A report for the IEA Bioenergy Inter-task project (2021)

Der Industriesektor verursacht mehr als 30% der weltweiten CO₂-Emissionen. Laut dem „Net-Zero by 2050" Szenario der International Energy Agency (IEA) müssen die Industrieemissionen bis 2050 um mehr als 90% sinken damit die Welt eine 50-prozentige Chance hat, die globale Erwärmung auf 1.5°C über dem vorindustriellen Niveau zu begrenzen.

Ein wesentlicher Teil der industriellen Emissionen stammt aus der Nutzung fossiler Brennstoffe zur Erzeugung von Prozesswärme. Die Dekarbonisierung der industriellen Prozesswärme ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Emissionsreduktionsstrategien.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Begriff „industrielle Prozesswärme" ein breites Spektrum umfasst, inklusive unterschiedlicher Anwendungen variierender Prozesseigenschaften in Bezug auf, z.B.: Wärmeübertragung und Betriebstemperaturen. Diese Heterogenität stellt eine gewisse Herausforderung in der gemeinsamen Betrachtung des Problems dar.

Allgemein können Treibhausgasemissionen aus der Erzeugung industrieller Prozesswärme entweder durch die Abscheidung und dauerhafte Speicherung von CO₂ (CCS), oder durch den Umstieg auf nicht-fossile Ressourcen vermieden werden. Die Prozesselektrifizierung, sowie die Nutzung von Wasserstoff und Biomasse stellen mögliche Alternativen dar. CCS ist eine, zurzeit oft diskutierte Option, sie Verlängert jedoch vor allem die Vormachtstellung fossiler Brennstoffe und verhindert dadurch mittelfristig dringend notwendigen technologischen Fortschritt. Die direkte Elektrifizierung stellt für niedrigere Prozesstemperaturen eine wichtige Alternative dar, während Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen noch in zu geringen Mengen produziert wird. Mittelfristig spielt Wasserstoff als chemischer Rohstoff und Reduktionsmittel eine wichtige Rolle, während die kommerzielle Elektrifizierung für höhere Prozesstemperaturen (>800°C in der Eisen-, Stahl-, Stickstoff-, Zement- und Keramikproduktion) nicht absehbar ist.

Bioenergie ist hingegen derzeit die größte Quelle für nicht-fossile industrielle Prozesswärme. Das liegt vor allem daran, dass Holzreststoffe und Nebenprodukte genutzt werden um z. B. Schnittholz in Sägewerken zu trocknen. Auch Prozessdampf in Zellstoff- und Papierfabriken stammt meist von biogenen Reststoffen die sonst anderswertig entsorgt werden müssten.

Für den breiteren Einsatz von Biomasse für industrielle Prozesswärme ist es jedoch entscheidend, die Heterogenität der verfügbaren Biomassereststoffe und ihrer jeweiligen Versorgungsketten anzuerkennen. Dafür bedarf es einer engen Zusammenarbeit zwischen den unterschiedlichen Akteuren. Langfristige Biomasselieferverträge, Forschung und Entwicklung in Demonstrations- und Flagship-Anlagen sowie das Bekenntnis zu ökologisch verträglicheren Materialien in öffentlichen Beschaffungsprozessen sind wichtige Optionen um emissionsarme, industrielle Prozesswärme zu fördern.