SUNGATE: kohlenstoffneutrale Produktion von solaren Brennstoffen

Inmitten der Energiewende und des fortschreitenden Klimawandels sind solare Kraftstoffe eine nachhaltige Lösung für eine umweltfreundliche Energieversorgung, zum Beispiel für Mobilität, Haushalte und Industrie. Ein vielversprechender Ansatz für die solare Kraftstoffproduktion ist die künstliche Photosynthese – allerdings sind die derzeitigen Systeme ineffizient, teuer und für den industriellen Einsatz ungeeignet. Das EU-Projekt „SUNGATE“, unter der Koordination des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME und in Zusammenarbeit mit elf Partnern aus Forschung und Industrie, zielt darauf ab, diese Einschränkungen zu überwinden, indem es die Prinzipien der künstlichen Photosynthese mit neuen Methoden der Photoelektrokatalyse und Mikroverfahrenstechnik für Durchflussreaktoren kombiniert. Im Ergebnis wird das Projekt die erste modulare, kontinuierliche Mikroreaktortechnologie hervorbringen, die Sonnenlicht als einzige Energiequelle sowie Wasser und CO2 als einfache und reichlich vorhandene Ausgangsstoffe für die Umwandlung in solare Brennstoffe wie Methanol und Formiat benötigt.

Im Gegensatz zu den modernsten photoelektrochemischen Technologien werden bei SUNGATE keine toxischen oder kritischen Rohstoffe verwendet. Effiziente Photokatalysatoren zur Wasseroxidation werden mit neuartigen enzymbasierten biohybriden Katalysatoren zur CO2-Reduktion auf nano- und mikrostrukturierten Elektroden kombiniert, um die Sonnenenergie für die künstliche Photosynthese optimal zu nutzen. Das einzigartige modulare und skalierbare Design der SUNGATE-Technologie soll in seiner zukünftigen Ausbaustufe eine flexible kohlenstoffneutrale Produktion von solaren Brennstoffen für verschiedene Anwendungen ermöglichen, die von dezentraler Energieinfrastruktur bis hin zu geschlossenen Kohlenstoffkreisläufen für Sektoren reichen, die große Mengen an CO2 ausstoßen (zum Beispiel Zement-, Stahl- und chemische Industrie).

SUNGATE strebt einen Konzeptdemonstrator auf einem finalen Technologiereifegrad der Stufe 5 an (TRL 5). Dies entspricht einem technologischen Durchbruch, der das Potenzial hat, die künftige globale Energieversorgung zu erschwinglichen Kosten zu sichern und das zentrale Ziel des europäischen „Green Deal“ und des europäischen Klimagesetzes zu erfüllen und bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Das interdisziplinäre Konsortium des Projekts, das sich aus zwölf akademischen Forschungseinrichtungen, Forschungs- und Technologieunternehmen sowie Industriepartnern aus sechs EU-Ländern und der Türkei zusammensetzt, wird sich mit der vollständigen Validierung der Technologie befassen, einschließlich der Lebenszyklusbewertung, sowie mit dem Wissenstransfer, um die industrielle Einführung zu beschleunigen. SUNGATE erhielt ein Gesamtbudget von rund 4,9 Millionen Euro aus dem Horizont Europa Programm der Europäischen Union im Rahmen der Fördervereinbarung 101122061 und wird bis zum 30. September 2027 laufen.