Wasserstoff aus Industrieabwärme: Neuer Katalysator aus Birmingham

Stahlwerke, Zementfabriken und Glashütten heizen ihre Anlagen auf bis zu 2.000 Grad Celsius und verlieren dabei enorme Wärmemengen an die Umgebungsluft. Auf dieser Abwärme saßen Industrien bisher wie auf einem ungenutzten Kraftstofflager. Ein neuer Perowskit-Katalysator der Universität Birmingham ermöglicht es nun, diese Abwärme durch Wasserspaltung in sauberen Wasserstoff zu verwandeln, bei Temperaturen die rund 500 Grad Celsius unter bisherigen Methoden liegen.

Das Temperaturproblem der Wasserstoffwirtschaft

Wasserstoff gilt als einer der wichtigsten Energieträger für die Dekarbonisierung von Industrien, die sich schwer elektrifizieren lassen: Stahl, Zement, Chemie und Schifffahrt. Das Problem ist die Herstellung. Grüner Wasserstoff aus erneuerbarem Strom per Elektrolyse ist die sauberste Variante, aber auch die teuerste und vom Stromangebot abhängigste. Blauer Wasserstoff aus Erdgas mit CO2-Abscheidung ist günstiger, bleibt aber fossil.

Thermochemische Wasserspaltung bietet eine dritte Möglichkeit: Wasser wird durch Hitze statt durch Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Das Problem war bisher die benötigte Temperatur. Bisherige thermochemische Katalysatoren für diese Reaktion benötigten 700 bis 1.000 Grad Celsius und für die Regeneration des Katalysators sogar 1.300 bis 1.500 Grad. Industrieabwärme liefert typischerweise 150 bis 500 Grad, was den Prozess für die meisten Anlagen bisher unbrauchbar machte.

Der BNCF100-Katalysator aus Birmingham

Das Team um Professor Yulong Ding von der School of Chemical Engineering der Universität Birmingham hat in Zusammenarbeit mit der University of Science and Technology Beijing (USTB) einen Perowskit-Katalysator entwickelt, der diese Temperaturlücke schließt. Der Katalysator mit der Bezeichnung BNCF100 besteht aus Barium, Niobium, Calcium und Eisen, weitverbreiteten Materialien ohne giftige Inhaltsstoffe und ohne aufwendige Herstellungsprozesse.

Gemäß der im International Journal of Hydrogen Energy am 30. April 2026 veröffentlichten Studie produziert BNCF100 bei 150 bis 500 Grad Celsius Wasserstoff. Die Regeneration des Katalysators läuft bei 700 bis 1.000 Grad, also 300 bis 500 Grad weniger als bei bisherigen Ansätzen. Über zehn Zyklen behielt der Katalysator seine Wasserstoffproduktionsfähigkeit mit minimalen strukturellen Veränderungen. Ding erklärte, der Schlüssel liege darin, dass diese Perowskit-Verbindung Sauerstoff schon bei deutlich niedrigeren Temperaturen in ihre Kristallstruktur aufnimmt als bisher für möglich gehalten.

Im Vergleich: Das ungenutzte Wärmepotential der Industrie

Das Potenzial für Abwärme als Energiequelle ist erheblich. Laut einer McKinsey-Analyse werden global mindestens 3.100 Terawattstunden thermischer Energie jährlich als Industrieabwärme nicht genutzt. Allein in der EU schätzte eine Studie aus dem Jahr 2018 das industrielle Abwärmepotential auf rund 305 Terawattstunden pro Jahr. Davon liegen 78 Terawattstunden genau im Temperaturbereich von 200 bis 500 Grad, dem Bereich den BNCF100 direkt nutzen kann.

Die Kostenanalyse der Birminghamer Gruppe zeigt, dass der Abwärme-Ansatz wirtschaftlich konkurrenzfähig zu grünem und blauem Wasserstoff ist, besonders in Regionen mit günstigem erneuerbarem Strom.

Ein struktureller Vorteil ist die Dezentralität: Wasserstofftransport ist aufwendig, weil Wasserstoff bei Normalbedingungen einen sehr geringen Energiegehalt pro Volumeneinheit hat. Stahlwerke oder Zementfabriken, die Wasserstoff vor Ort aus ihrer eigenen Abwärme erzeugen, umgehen dieses Logistikproblem vollständig und können den Wasserstoff direkt in ihren eigenen Hochtemperaturprozessen einsetzen.

Was bis zum Einsatz in Industrieanlagen noch fehlt

Die bisherigen Ergebnisse stammen aus Laborversuchen. Der Sprung zur industriellen Anwendung ist nicht trivial: Katalysatoren müssen in größeren Anlagen funktionieren, unter realen Bedingungen mit Verunreinigungen in Abgasströmen, über Monate und Jahre ohne Leistungsabfall. Wie schnell Pilotprojekte folgen können, haben Ding und sein Team nicht präzisiert.

Die University of Birmingham Enterprise hat einen Patentantrag für die BNCF-Katalysatoren eingereicht und sucht nach Industriepartnern für die Kommerzialisierung in Großbritannien und Europa. Was fehlt, ist ein erster Industriepartner mit geeignetem Abwärmestream und dem wirtschaftlichen Anreiz für einen Pilotversuch im technischen Maßstab. In Sektoren wie Stahl und Zement, wo der Dekarbonisierungsdruck wächst und günstige Reduktionsmöglichkeiten knapp sind, dürfte das Interesse schnell entstehen.