Auf der K 2025 wird die Rubberstreet wieder das Schaufenster für die Innovationsstärke und Leistungsfähigkeit der Elastomerbranche sein (Bild: AdobeStock_Kitidach)
24.06.2025 Biogas und Wasserstoff: Hightech-Kautschuk im Zuge der Energiewende
Die Transformation zu einer klimafreundlichen Energieversorgung verändert auch die Anforderungen an industrielle Werkstoffe. Auf der K-Messe in Düsseldorf, einem der zentralen Branchentreffen für die Kautschuk- und Kunststoffindustrie, wird deutlich, welche Rolle moderne Materialien in diesem Prozess spielen. Kautschukprodukte kommen zunehmend in Anwendungen rund um Biogas- und Wasserstofftechnologien zum Einsatz – etwa zur Abdichtung, Isolation oder Medienbeständigkeit. Damit leistet die Branche einen wichtigen Beitrag zur technischen Umsetzung alternativer Energiesysteme.
Im Jahr 2021 wurden rd. 9% der gesamten Landwirtschaftsfläche Deutschlands für die Produktion von nachwachsenden Rohstoffen für die Biogasproduktion genutzt. Biogas enthält nicht nur den Brennstoff Methan, sondern auch korrosive Bestandteile wie Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Daher kommen in Biogasanlagen u.a. EPDM-Membranen („gesättigter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk“) zum Einsatz, die allerdings mit Doppelmembranen aus PVC-beschichteten Polyestergeweben konkurrieren. Beide Werkstoffe haben in dieser Anwendung ihre Vor- und Nachteile; EPDM-Gummi ist aber etwas flexibler und lässt sich gut recyceln.
Wasserstoff verflüssigt sich unter Normaldruck erst bei ausgesprochen tiefen Temperaturen; daher sollten die Dichtungswerkstoffe für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft für ein breites Temperatur-Spektrum (- 40 bis über 80 °C) ausgelegt sein. Außerdem gilt es, hohen Drücken standzuhalten. Das Problem: Unpolare H2-Moleküle können durch übliche Dichtungswerkstoffe diffundieren und diese beeinträchtigen. Lagert sich Wasserstoff nach und nach in das Dichtungsmaterial ein, kann es sogar zu explosiven Dekompressionen kommen, die die Dichtung zerstören. Dabei werden diese in der Wasserstoffwirtschaft dringend benötigt: für die Elektrolyse, in Ventilen oder Membranen, für den Transport in Tanks und Leitungen und natürlich in Brennstoffzellen.
Tatsächlich sind effektiv H2-feste Gummidichtungen noch Gegenstand aktueller Forschung; möglicherweise lässt sich hier durch eine Kombination aus gasdichten Gummisorten und Füllstoffen, die die Wasserstoff-Quellung und Permeation behindern, einiges erreichen. Als Basiselastomere kommen – bereits von Haus aus relativ gasdichter – Butylkautschuk oder auch Fluorkautschuke in Frage; plättchenförmige Additive wie Schichtsilikate oder Graphit können helfen, den Gasdurchtritt weiter zu verringern.
Um den Transport des Wasserstoffs zu vereinfachen, sind neuerdings auch alternative Trägermedien in der Diskussion, z.B. das bei Raumtemperatur gasförmige Ammoniak, NH3, das sich leichter verflüssigen und lagern lässt. Hier braucht es ebenfalls tieftemperatur-, aber auch besonders basenbeständige Hochleistungskautschuke.Natürlich verrichtet Wasserstoff in Brennstoffzellen bereits sehr zuverlässig seinen Dienst. „Den“ Dichtungswerkstoff gibt es dafür allerdings nicht. Denn es gibt nicht „die“ Brennstoffzelle: Man kennt z.B. alkalische- und Phosphorsäure-, Polymerelektrolyt- und Hochtemperatur-Brennstoffzellen. Allerdings werden auch hier bereits Elastomer-gebundene Dichtungsmaterialien mit einem hohen Gehalt an speziellen Füllstoffen für Dichtaufgaben herangezogen. Gummi ist also alles andere als ein „veralteter“ Werkstoff. Ohne extrem leistungsfähige Gummitypen würden Energiewende und der Kampf gegen den Klimawandel nicht funktionieren.
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