Graphit für die Batterien der Zukunft?

Kalifornisches Cleantech-Startup Molten Industries erzeugt Batteriematerial aus Methan.

Die globale Graphitproduktion für die Batterien der Zukunft wird von zwei Ländern dominiert: China (78 Mio. Tonnen in 2023) und Brasilien (74 Mio. Tonnen in 2023). Ein Cleantech-Startup aus Kalifornien will diese Übermacht durchbrechen: Molten Industries. Mit der Technologie der Methanpyrolyse gewinnt das Unternehmen Graphit und Wasserstoff aus Methan – kann das trotz der Nachteile der Erdgasförderung eine nachhaltige Lösung sein?

Graphit ist ein unverzichtbarer Rohstoff für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektroautos, Smartphones und vielen anderen Geräten zum Einsatz kommen. China ist mit Brasilien der weltweit größte Produzent und Exporteur dieses kristallinen Kohlenstoffs. Molten Industries versucht mit einer neuen sauberen Technologie einen einen Weg zu finden, um eine unabhängige und nachhaltigere Graphitproduktion zu ermöglichen.

Das in Oakland ansässige Unternehmen spaltet Methan, den Hauptbestandteil von Erdgas, in Graphit und Wasserstoff auf. Der gewonnene Wasserstoff kann als saubere Energiequelle genutzt werden. Finanziert wird das Projekt unter anderem von Bill Gates und Breakthrough Energy Ventures. Im Beirat von Molten Industries sitzt Sean Hunt, Co-Gründer von Solugen.

Ursprünglich konzentrierte sich das Unternehmen auf die Herstellung von kostengünstigem Wasserstoff – aber das Interesse an Unabhängigkeit von China bei der Nutzung von Graphit hat nach Aussagen des CEOs Cayleb Boyd (Linkedin) einen interessanten, zweiten Markt geöffnet.

Unabhängigkeit von China und nachhaltigere Produktion

Die Abhängigkeit von China bei der Graphitversorgung birgt Risiken, insbesondere aufgrund von Lieferkettenproblemen und Exportbeschränkungen. Molten Industries setzt auf eine Pyrolyse-Technologie, bei der Methan ohne Sauerstoffzufuhr erhitzt wird, um es in seine Bestandteile Kohlenstoff (Graphit) und Wasserstoff zu zerlegen. Dieser Prozess verursacht keine CO₂-Emissionen, sofern kein Sauerstoff oder Wasser vorhanden ist.

Im Gegensatz zu anderen Pyrolyse-Unternehmen, die oft Ruß oder Carbon Black erzeugen, das nicht für die Batterieherstellung geeignet ist, produziert Molten Industries hochwertiges Graphit in Batteriequalität. Das Unternehmen setzt dabei auf eine effiziente Widerstandsheizung, ähnlich wie bei einem Toaster.

Bedeutet: Es werden sehr, sehr hohe Temperaturen gebraucht, um das Methan aufzuspalten. Trotz dieser hohen Temperaturen soll die Lösung „fünfmal weniger Energie“ brauchen als die Wasserelektrolyse. Darüber hinaus könnten bestehende Erdgasnetze genutzt werden, um sauberen Wasserstoff dort zu produzieren, wo er verbraucht wird – was aber wiederum nicht ohne Emissionen funktioniert.

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Das Methan werde „verantwortungsvoll“ aus zertifizierten emissionsarmen Erdgas- und Abfallströmen bei Milchviehbetrieben, Kläranlagen und Deponien bezogen, so das Unternehmen. Bedeutet also, dass kein zusätzliches Erdgas aus den Untiefen des Bodens geholt werden muss, was die Methan-Pyrolyse tatsächlich nachhaltig und kohlenstoffnegativ machen könnte.

Herausforderungen und Chancen

Obwohl Molten Industries vielversprechende Fortschritte macht, gibt es auch Herausforderungen. Die Nachfrage nach Graphit könnte in den kommenden Jahrzehnten sinken, da andere Materialien wie Silizium, Lithium und Hartkohlenstoff als Anodenmaterial in Batterien konkurrieren könnten. Auch der Wasserstoffmarkt ist aufgrund hoher Produktionskosten und politischer Unsicherheiten herausfordernd.

Molten hat einen Pilotreaktor in Oakland gebaut und errichtet eine kommerzielle Anlage von der Größe eines Schiffscontainers. Diese soll 2025 in Betrieb gehen und täglich 500 Kilogramm Wasserstoff und 1.500 Kilogramm Graphit produzieren.

Dennoch zeigt das Beispiel von Molten Industries, dass innovative Technologien das Potenzial haben, die Rohstoffversorgung zu diversifizieren und nachhaltiger zu gestalten. Die Produktion von Graphit aus Methan könnte ein wichtiger Schritt in Richtung einer unabhängigen und umweltfreundlicheren Batterieherstellung sein.

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