Energiewende im laufenden Betrieb: Cabb verknüpft Abwärme, Wasserstoff und Rohstoffrückgewinnung zu einem Gesamtsystem

Am Chemiestandort Cabb in Gersthofen bei Augsburg zeigt ein mehrjähriges Effizienzprojekt, wie sich Dekarbonisierung und Ressourceneffizienz in eine bestehende Produktion integrieren lassen, ohne den laufenden Betrieb grundsätzlich neu aufzubauen. Ausgangspunkt war unter anderem ein praktisches Umweltproblem: An heißen Tagen kann die Temperatur des Lechkanals so stark steigen, dass der genehmigte zusätzliche Wärmeeintrag durch den Industriestandort begrenzt werden muss. Gleichzeitig benötigt die Produktion große Mengen Strom und Prozesswärme und erzeugt selbst nutzbare Abwärme, Wasserstoff und weitere Koppelprodukte. cte

Zwischen 2020 und 2024 setzte Cabb deshalb ein betriebsteilübergreifendes Effizienzprogramm um. Drei konkrete Ziele standen im Mittelpunkt: mehr als 60 Prozent der technisch nutzbaren Abwärme in den betrachteten Prozessen zurückzugewinnen, den Zukauf einer Rohstoffkomponente in der Monochloressigsäure-Produktion um 10 bis 15 Prozent zu reduzieren und jährlich rund 4.000 Tonnen CO₂-Äquivalente einzusparen. cte

Am Anfang stand nicht die Technik, sondern die Datenbasis

Ein wesentlicher Ausgangspunkt war die Erkenntnis, dass zwar zahlreiche Energie- und Stoffströme vorhanden waren, diese aber nicht ausreichend genau quantifiziert wurden. Wasserstoff wurde zeitweise nicht genutzt, Abwärme abgeführt und Rohstoffe mit hohem Energieeinsatz aus Abgasen zurückgewonnen. Gleichzeitig fehlten präzise Informationen zu Volumenströmen, Temperaturen und unterschiedlichen Betriebszuständen. cte

Für die Wärmeintegration ließ Cabb deshalb eine Pinch-Analyse durchführen. Dabei werden vorhandene Wärmequellen und Wärmebedarfe systematisch nach Temperaturniveau, Energiemenge und zeitlichem Anfall miteinander abgeglichen. Daraus entstanden unter anderem die Konzepte für die Solevorwärmung und die Nutzung von HCl-Restwärme. Für Wasserstoff und Rohstoffrückgewinnung wurden zusätzlich eigene Stoff- und Energiebilanzen erstellt. cte

1. Überschüssiger Wasserstoff erzeugt Prozessdampf

Bei der Chloralkalielektrolyse, mit der Chlor für die Herstellung von Monochloressigsäure erzeugt wird, fällt zwangsläufig Wasserstoff an. Ein Teil wird intern genutzt und ein Teil extern abgegeben. Schwankt jedoch die Abnahme, entstehen Wasserstoffüberschüsse.

Blockheizkraftwerke oder Brennstoffzellen erschienen für diese stark schwankenden Mengen weniger geeignet. Cabb installierte deshalb einen Wasserstoffbrenner mit Dampfkessel, der variable Wasserstoffmengen aufnehmen kann. Dadurch werden jährlich mehrere Tausend Tonnen extern bezogener Dampf ersetzt und nach Unternehmensangaben mehr als 1.000 Tonnen CO₂ pro Jahr vermieden. cte

Interessant ist daran, dass der Wasserstoff hier nicht als neues eigenständiges Geschäftsmodell betrachtet wird. Er ist bereits vorhandenes Koppelprodukt, das innerhalb des Produktionsverbunds energetisch besser genutzt wird.

2. Abwärme aus einem Betriebsteil ersetzt Dampf in einem anderen

Ein zweiter Ansatz verbindet zwei zuvor weitgehend getrennte Prozesse. Die für die Elektrolyse benötigte Sole muss erwärmt werden. Dafür wurde bislang hochwertiger Prozessdampf eingesetzt, obwohl für diesen Schritt ein deutlich niedrigeres Temperaturniveau ausreicht.

Gleichzeitig entsteht bei der stark exothermen Chlorierung in einem benachbarten Betriebsteil erhebliche Wärme, die bislang größtenteils über den Kühlwasserkreislauf abgeführt wurde.

Heute verbindet ein zusätzlicher Wärmetauscher beide Systeme. Die Abwärme der Chlorierung erwärmt die Sole, nur der verbleibende Wärmebedarf wird noch mit Dampf gedeckt. Dadurch spart Cabb wiederum mehrere Tausend Tonnen Dampf pro Jahr. Gleichzeitig gelangt weniger Wärme über das Kühlwasser in den Lechkanal. cte

Gerade dieser Punkt macht das Projekt interessant: Optimiert wurde nicht nur eine einzelne Maschine oder Anlage, sondern der Energieverbund zwischen verschiedenen Produktionsbereichen.

3. HCl-Abgas liefert zusätzliche Wärme

Auch die heißen Abgase wurden einbezogen. Nach einem Abhitzekessel verlassen chlorwasserstoffhaltige Gase den Prozess noch mit Temperaturen von über 300 °C. Eine weitere Nutzung war technisch schwierig, weil das aggressive Medium herkömmlichen Edelstahl angreift.

Cabb ließ deshalb einen speziellen Nachkühler aus Inconel, einer hochkorrosionsbeständigen Nickel-Chrom-Legierung, entwickeln. Um lange und entsprechend teure Rohrleitungen aus diesem Material zu vermeiden, wurde der Wärmetauscher unmittelbar in die vorhandene vertikale Abgasleitung integriert. cte

Damit sinkt die Abgastemperatur auf etwa 150 °C. Gleichzeitig entstehen je nach Betriebszustand 0,3 bis 0,6 Tonnen 3-bar-Dampf pro Stunde, der unter anderem zur Speisewasservorwärmung und zur Eindüsung in Brennkammern genutzt wird. cte

4. Rohstoff aus dem Abgas zurückgewinnen statt energieintensiv herunterzukühlen

Im Abgas der Monochloressigsäure-Chlorierung befindet sich neben Chlorwasserstoff außerdem ein Wertstoff, der frischen Rohstoff ersetzen kann. Zuvor wurde dieser hauptsächlich durch Tiefkühlung und Kondensation zurückgewonnen – mit entsprechend hohem Strombedarf.

Cabb ergänzte deshalb einen vorgeschalteten Abgaswäscher. Ein Gleichstromabsorber wäscht einen großen Teil des Wertstoffs bereits mit Essigsäure aus dem Gas, bevor die energieintensive Tiefkühlung erfolgt.

Das Ergebnis: Die erforderliche Kälteleistung wurde nahezu halbiert, gleichzeitig kann der Rohstoffzukauf für diesen Teilprozess um 10 bis 15 Prozent reduziert werden. cte

Damit verbindet das Projekt Energieeffizienz unmittelbar mit Circular Economy beziehungsweise Rohstoffeffizienz: Ein bislang nur energieaufwendig zurückgewonnener Stoff wird effizienter in den Produktionskreislauf zurückgeführt.

Warum das Projekt über klassische Anlagenoptimierung hinausging

Der Artikel betont, dass die Umsetzung keineswegs nur aus bekannten Standardmaßnahmen bestand. Es musste beispielsweise geklärt werden,

• ob die neuen Energie- und Stoffströme stabil in bestehende Prozesse integriert werden können,
• ob Werkstoffe den aggressiven Medien langfristig standhalten,
• wie sich unterschiedliche Betriebszustände auf die Systeme auswirken,
• und ob Wasserstofferzeugung und Dampfbedarf zeitlich ausreichend zusammenpassen.

Diese technischen Unsicherheiten führten dazu, dass Teile des Vorhabens als Forschungs- und Entwicklungsarbeit eingestuft werden konnten. Rund 30 Beschäftigte aus unterschiedlichen Funktionen – vom Engineering bis zu Schlossern und Elektrikern – waren nach Darstellung des Artikels Entwicklungsaktivitäten zuzuordnen. cte

Investitionsförderung und Forschungszulage wurden kombiniert

Finanziert wurde das Projekt nicht über ein einziges Förderinstrument. Für die Anlagentechnik nutzte Cabb unter anderem den damaligen Förderwettbewerb Energie- und Ressourceneffizienz sowie ein BAFA-Programm.

Die interne Entwicklungsarbeit, Vorplanung und Teile des Basic Engineerings wurden dagegen nachträglich über die Forschungszulage berücksichtigt. Entscheidend war dabei die Abgrenzung zwischen routinemäßigem Engineering und tatsächlicher Entwicklungsarbeit mit Neuartigkeit, systematischem Vorgehen und technischer Ungewissheit. cte

Wichtig ist die Trennung der Kosten: Die Forschungszulage kann nach Darstellung des Artikels Investitionsförderungen ergänzen, dieselben Aufwendungen dürfen jedoch nicht doppelt gefördert werden. Die im Beitrag genannten Förderbedingungen haben den ausdrücklich angegebenen Stand Juli 2026. cte

Besonders interessant aus HSSEQ-Sicht: Umwelt- und Betriebsschutz greifen ineinander

Das Projekt zeigt gut, dass industrielle Dekarbonisierung nicht ausschließlich eine CO₂-Frage ist. Die Maßnahmen beeinflussen gleichzeitig mehrere Themen:

Umwelt: weniger CO₂-Emissionen und geringerer Wärmeeintrag in den Lechkanal.

Energie: geringerer Bedarf an extern erzeugtem Prozessdampf und Kälte.

Ressourcen: Rückgewinnung und Wiederverwendung eines Wertstoffes.

Betriebssicherheit und Resilienz: geringere Abhängigkeit von externen Energie- und Rohstofflieferungen.

Engineering und Qualität: neue Werkstoffe, Wärmetauscher, Schnittstellen und Betriebszustände müssen zuverlässig in vorhandene Prozesse integriert werden.

Damit wird aus einzelnen Energieeffizienzmaßnahmen ein betriebsteilübergreifendes Energie- und Stoffstrommanagement. cte

Auf den Punkt gebracht: Cabb zeigt, wie industrielle Energiewende auch in einer bestehenden Chemieproduktion funktionieren kann: nicht durch eine einzelne Großtechnologie, sondern durch die intelligente Verknüpfung vorhandener Energie- und Stoffströme. Überschüssiger Wasserstoff wird zu Prozessdampf, Abwärme ersetzt Dampf in einem anderen Betriebsteil, HCl-Abgas liefert zusätzliche Wärme und ein Wertstoff wird energieärmer aus dem Abgas zurückgewonnen. Das Ergebnis sind weniger Dampf- und Kältebedarf, 10 bis 15 Prozent weniger Rohstoffzukauf in einem Teilprozess und das Ziel von rund 4.000 Tonnen vermiedenen CO₂-Äquivalenten pro Jahr. Besonders übertragbar ist die Erkenntnis, dass die Optimierung mit einer belastbaren Stoff- und Energiedatenbasis beginnen muss und dass häufig zwischen den einzelnen Betriebsteilen größere Effizienzpotenziale liegen als innerhalb einer einzelnen Anlage. cte