Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen, enthaltend polymere Kohlenwasserstoffverbindungen, bei dem aus den Kunststoffabfällen in einem Reaktor durch Plasmalyse ein Gasgemisch erzeugt wird, welches gasförmigen Wasserstoff enthält.

Wasserstoff ist und wird ein bestimmendes Element für die CO2-freie (reduzierte) Stahlherstellung sein. Allerdings ist die momentane Beschaffung und Herstellung von Wasserstoff noch sehr teuer und energieaufwändig. So beläuft sich die Herstellung aus elementarem Wasser auf ca. 43 kWh/kg, bezogen auf die Herstellung mittels Elektrolyse.

Bislang wird Wasserstoff nach dem Stand der Technik in der Regel elektrolytisch aus Wasser gewonnen. Die relevanten Verfahren der Wasserelektrolyse sind die alkalische Elektrolyse mit einem flüssigen basischen Elektrolyten, die saure Elektrolyse mit einem polymeren Festelektrolyten und die Hochtemperaturelektrolyse mit einem Festoxid als Elektrolyt. Atmosphärisch (ohne Druckminderung) betriebene Elektrolyseure erreichen einen spezifischen Energieverbrauch von 4,1 - 4,5 kWh/Nm ³ . Der Transport von Wasserstoff im gasförmigen und flüssigen Zustand ist zudem aufwendig und geschieht unter Risikoauflagen.

In der WO 2021/260027 A1 wird ein Verfahren zum Spalten von wasserstoffhaltigen Gasen in Wasserstoff und wenigstens ein Beiprodukt durch Plasmalyse beschrieben, bei dem das wasserstoffhaltige Gas durch eine Koronaentladung gespalten wird. Als wasserstoffhaltiges Gas, welches plasmalytisch gespalten wird, wird beispielsweise Methan eingesetzt. Es wird eine sehr breite Palette von Möglichkeiten für die Verwendung des durch die Plasmalyse gewonnenen Wasserstoffs vorgeschlagen.

Aus der CN1297781 C ist ein Verfahren zur Behandlung von in Form von Feststoffen vorliegenden organischen Abfällen bekannt, welche Kunststoffe aber auch Gummi enthalten, mit einem hochfrequenten Plasma, wobei ein Synthesegas erhalten wird, welches neben Wasserstoff Kohlenstoffmonoxid, Methan, Ethylen, Acetylen, Kohlenstoffdioxid, Ethan, Propylen, Propan und Schwefelwasserstoff enthält. Bei diesem Verfahren wird außerdem Asche erhalten, welche als Feststoff pyrolytischen Kohlenstoff mit einem Gehalt von 85 % Kohlenstoff, 0,5 % Wasserstoff, 12 % Sauerstoff, 0,4 % Stickstoff und 1 ,9 % Schwefel enthält. Das erhaltene Gasgemisch soll als Gas für chemische Synthesen geeignet sein, wobei keine weiteren konkreten Verwendungen genannt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen enthaltend polymere Kohlenwasserstoffverbindungen zur Verfügung zu stellen, welches eine sinnvolle Nutzungsmöglichkeit für die in den Kunststoffabfällen gebundenen Elemente Wasserstoff und Kohlenstoff, vorzugsweise in der Hüttenindustrie, bietet.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen enthaltend polymere Kohlenwasserstoffverbindungen, bei dem aus den Kunststoffabfällen in einem Reaktor durch Plasmalyse ein Gasgemisch erzeugt wird, welches gasförmigen Wasserstoff enthält vor, dass in dem Gasgemisch enthaltener gasförmiger Wasserstoff und/oder in der Plasmalyse erzeugter elementarer Kohlenstoff anschließend in einem hüttentechnischen Prozess eingesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit die Gewinnung von elementarem Wasserstoff und Kohlenstoff durch die Plasmalyse aus Kunststoffabfällen für den direkten Nutzen in denjenigen Prozessen der Eisen- und Stahlindustrie, in denen diese Elemente erforderlich sind. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Prozessen ist die Herstellung aufgrund der unterschiedlichen molekularen Bindungen wesentlich energiereduzierter. Weiterhin liegt der Rohstoff Kunststoff in erheblichen Mengen als nicht weiter-recycelfähiges Produkt vor. Für die Umwandlung in Wasserstoff ist dieser Zustand weiterhin ideal.

Als weiteres interessantes Element spielt Kohlenstoff eine Rolle in dem erfindungsgemäßen Verfahren, da dieser ebenfalls im Kunststoff enthalten ist und sich durch das Verfahren der Plasmalyse auch elementar, also hochrein, als „Black Carbon“ abscheidet. Beide Produkte, Wasserstoff und Kohlenstoff, spielen in der Eisen- und Stahlindustrie somit eine wichtige Rolle und werden in großen Mengen benötigt. Das Abspaltungsverfahren der Plasmalyse kann daher, neben der etablierten Elektrolyse, eine entscheidende Rolle in der Substitution der klassischen Eisen- und Stahlherstellung hin zu „Green Steel“ spielen. Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. So beläuft sich der spezifische Energieverbrauch aus der Kunststoff-Plasmalyse auf nur ca.1,5 kWh/Nm ³ und ist somit wesentlich geringer als bei der Elektrolyse.

Die Erzeugung für die Eisen- und Stahlindustrie dringend benötigter Produkte/Elemente, wie Wasserstoff (H) und Kohlenstoff (C) wird gemäß der Erfindung vorzugsweise räumlich so nah wie möglich an dem Stahlherstellungsprozess bewerkstelligt. Des Weiteren lassen sich die Kosten für die H2-Herstellung reduzieren und schlecht recycelbare Kunststoffe werden, anders als dies bisher häufig der Fall ist, nicht schlicht verbrannt, sondern als Reaktanden/Edukte für die Wasserstoff/Kohlenstoff-Erzeugung genutzt. Weiterhin wird der schwierige und aufwendige Wasserstofftransport im gasförmigen Zustand über weite Entfernungen vermieden. Der Alt-Kunststoff kann gefahrlos und unkompliziert konventionell über die Straße und/oder Schiene transportiert werden. Um den Prozess der Plasmalyse zu beschleunigen, können beispielsweise Katalysatoren (Metallpartikel) aus dem eigenen Hüttenbereich (z.B. aus der Entstaubung) in den Verfahrensschritt mit einfließen und dadurch lassen sich weitere energetische Vorteile erzielen.

Kunststoffe liegen als „Rohstoff“ in jedem Land vor und finden sich leider auch als Abfall wahllos verstreut - auch in den Weltmeeren und Flüssen. Das Recycling zu neuen Kunststoffen fällt aufgrund der sich immer weiter verkleinernden Kohlenwasserstoffketten nach und nach schwieriger aus, sodass eine Deponierung unumgänglich wird und die Bedeutung der Kunststoffe hinsichtlich der Weiterverwendung schwindet. Die Umwandlung dieser nicht weiterverwendbaren Kunststoffe durch das Plasmalyse- Verfahren, vorzugsweise unter Einsatz von Katalysatoren, kann unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten einen wesentlichen Beitrag zur H2 und Kohlenstoffbeschaffung liefern und reduziert dabei die Deponierung und die unkontrollierte Kunststoffverschmutzung. Die aus dem Plasmaverfahren entstehenden Elemente H und C können direkt in den Prozessen zur Stahlherstellung genutzt werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, die Plasmaanlagen auf oder nahe dem Stahlwerksgelände zu errichten und verfahrenstechnisch mit dem Stahlwerk zu koppeln.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann das durch Plasmalyse erzeugte Gasgemisch zudem gasförmiges Methan enthalten.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der durch Plasmalyse gewonnene Wasserstoff und/oder der Kohlenstoff sowie ggf. das Methan anschließend insbesondere in einem Prozess zur Roheisenerzeugung und/oder in der Direktreduktion und/oder bei der Stahlherstellung und/oder beim Gießen und/oder Walzen und/oder bei der Veredelung von Stahl eingesetzt.

Eine CO2 oder C-freie Stahlherstellung wird es großtechnisch nie 100%ig geben, da immer Kohlenstoffe für bestimmte Erzeugungsschritte benötigt werden. Der in dem erfindungsgemäß vorgesehenen plasmalytischen Kunststoff-Umwandlungsprozess (Kunststoffkonverter) entstehende „grüne“ Kohlenstoff kann beispielsweise auch innerhalb des Stahlwerksprozesses direkt genutzt werden. Zu nennen wären hier Elektroden für den Elektrolichtbogenofen (EAF) oder Elektroniederschachtofen (SAF), Einblaskohlen für die Schaumschlacke oder auch als reines Legierungsmittel. Diese Anwendungen und die Rückführung des Kohlenstoffs in den Prozess können einen zusätzlichen positiven Beitrag zur CO2-Reduzierung bewirken.

Der feste und hochreine Kohlenstoff ist neben der Stahlindustrie auch für weitere Industriezweige als Rohstoff, beispielsweise für die Produktion von Gummi, Kohlenstofffasern und anderen kohlenstoffbasierten Strukturen und Materialien, nutzbar.

Der durch Plasmalyse in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Wasserstoff kann auch beispielsweise für eine CO2-freie Wärme- und Stromgewinnung in Wasserstoff- Blockheizkraftwerken oder Brennstoffzellen genutzt werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Erzeugung des Plasmas im Plasmalyse-Reaktor mindestens auch durch Mikrowellen-Strahlung, vorzugsweise durch Mikrowellen-Strahlung im Frequenzbereich zwischen etwa 300 MHz und etwa 300 GHz.

Kunststoffabfälle sind wertvolle Rohstoffe. Kunststoffe bestehen hauptsächlich aus langen Ketten von Wasserstoff, Kohlenstoff und gegebenenfalls Sauerstoff und werden aus fossilen Brennstoffen (Rohöl) hergestellt. Der enthaltene Kohlenstoff kann Strom leiten. Hierzu muss der Kohlenstoff aus der molekularen Kohlenwasserstoffverbindung getrennt werden - dies geschieht erfindungsgemäß vorzugsweise durch eine von außen eingestrahlte energiereiche Mikrowellenstrahlung, insbesondere mit Frequenzen im Bereich von etwa 300 MHz und etwa 300 GHz. Diese Maßnahme führt dazu, dass sich durch Absorption von Mikrowellenstrahlung der Kunststoff lokal erhitzt und zu Plasma ionisiert wird. Die von außen eingebrachten Mikrowellen sorgen für die nötige lonisierungsenergie, wodurch Elektronen von ihren Atomen getrennt und somit ionisiert werden. Es liegen dann freie Ladungsträger (Ionen, freie Elektronen) vor, welche zur Plasmaentladung führen.

Durch die erfindungsgemäß bevorzugte Hinzugabe von Stickstoff als Trägergas werden die höhermolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen in Wasserstoff und Kohlenstoff gespalten.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Kunststoffabfälle, bevor sie in den Plasmalyse-Prozess gegeben werden, in einzelne Kunststoffarten, insbesondere Polyethylene, Polyamide und Polypropylene separiert werden. Es ist hier von Vorteil, wenn man die Verwendung von Chlor-haltigen oder Schwefel-haltigen Kunststoffen in den Kunststoffabfällen vermeidet, da aus diesen bei der Pyrolyse auch Chlorwasserstoff bzw. Schwefelwasserstoff entsteht und man sich stattdessen in erster Linie auf diejenigen Kunststoffarten fokussiert, deren Polymerketten ausschließlich aus Kohlenstoff, Wasserstoff und gegebenenfalls Stickstoff aufgebaut sind, wie bei den oben genannten drei Verbindungsklassen. Auf diese Weise wird die Abtrennung des Wasserstoffs aus dem bei der Plasmalyse erzeugten Gasgemisch vereinfacht.

Außerdem sieht eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens vor, dass die Kunststoffabfälle, bevor sie in den Plasmalyse-Prozess gegeben werden, zerkleinert werden, vorzugsweise zu Partikeln mit Abmessungen in allen Raumrichtungen von weniger als etwa 1 cm, besonders bevorzugt zu Partikeln mit etwa Reiskorngröße zerkleinert werden. Wenn man von Kunststoffabfällen ausgeht, die in kleineren Partikeln vorliegen, ermöglicht dies in der Regel eine raschere Umsetzung in der Plasmalyse.

Vorzugsweise wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dem Plasmalyse-Prozess wenigstens ein metallischer Katalysator zugegeben, vorzugsweise ein Katalysator welcher Eisen und/oder Aluminium enthält. Beispielsweise kann ein Katalysator eingesetzt werden, welcher Metallpartikel aus dem Hüttenbereich enthält, insbesondere aus einem hüttentechnischen Entstaubungsprozess. Auf diese Weise können bei einem hüttentechnischen Prozess anfallende Stäube, anstatt diese zu entsorgen, einer sinnvollen Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt werden, wodurch auch eine erhebliche Kostenersparnis erzielt wird.

Wird der Kunststoffabfall in einzelne Kunststoffarten wie PE, PP, PA separiert, und anschließend vorzugsweise zerkleinert, beispielsweise in reiskorngroße Teilchen und dann in den Plasmalyse-Prozess gegeben - entstehen elementarer Kohlenstoff und eine Gasphase, in der je nach Temperatur zwei Spezies dominieren: Methan und Wasserstoff. Dieser Prozess kann beispielsweise durch Zugabe von Metallkatalysatoren, z.B. Eisen, Aluminium, beschleunigt werden. Die elektromagnetische Strahlung der Mikrowellen regt die in einem Metall vorhandenen Leitungselektronen stark an. Diese Elektronen, auch Valenzelektronen genannt, bewegen sich im atomaren Maßstab betrachtet, zwischen den positiv geladenen Atomrümpfen frei und sorgen für die typischen Eigenschaften von Metallen, wie z.B. eine gute Wärme- & elektrische Leitfähigkeit. Bei Absorbierung von elektromagnetischer Strahlung entstehen oszillierende Ströme im Metall, welche auf Grund von Ohm’schen Verlusten das Metall lokal erwärmen. Diese Erwärmung, hervorgerufen durch lokale Wirbelströme, verteilt sich auf Grund der guten Wärmeleiteigenschaften gleichmäßig auf die gesamten Metallteilchen, überträgt die Wärme auch auf die eingebrachten Kunststoffpartikel und beschleunigt die Plasmalyse hinsichtlich der Wasserstoff- und Kohlenstoff Entwicklung.

Das in diesem Zusammenhang gebildete Methan kann ebenfalls hüttentechnisch in einem der genannten Prozesse, insbesondere in dem Prozess zur Roheisenerzeugung und/oder in der Direktreduktion und/oder bei der Stahlherstellung und/oder beim Gießen und/oder Walzen und/oder bei der Veredelung von Stahl in konventioneller Art eingesetzt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein System zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen umfassend wenigstens einen Plasmalyse-Reaktor, welcher aufweist:

- eine Einrichtung zur Erzeugung eines Plasmas mit Hilfe von Mikrowellen,

- eine Einrichtung für die Zufuhr von Kunststoffabfällen,

- wenigstens eine Leitung für das Ableiten eines im Reaktor erzeugten Gases oder Gasgemisches enthaltend Wasserstoff und ggf. Methan und

- wenigstens eine Einrichtung zum Ausschleusen von im Reaktor erzeugtem Kohlenstoff, wobei das System weiterhin wenigstens eine hüttentechnische Anlage umfasst, welche vorzugsweise in räumlicher Nähe zu dem Plasmalyse-Reaktor angeordnet ist und in der in dem Plasmalyse-Reaktor erzeugter, gasförmiger Wasserstoff sowie ggf. Methan und/oder in der Plasmalyse erzeugter elementarer Kohlenstoff in einem hüttentechnischen Prozess eingesetzt wird.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße System weiterhin wenigstens eine Speichereinrichtung für in dem Plasmalyse-Reaktor erzeugten gasförmigen Wasserstoff, welcher über wenigstens eine Leitung mit dem Plasmalyse-Reaktor verbunden ist. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den in dem Plasmalyse-Reaktor erzeugten Wasserstoff temporär in der Speichereinrichtung, wie beispielsweise einen Tank zwischenzuspeichern, bevor er einer Verwendung in einem hüttentechnischen Prozess zugeführt wird.

Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße System weiterhin wenigstens eine Trenneinrichtung, geeignet zur Abtrennung von gasförmigem Wasserstoff aus einem im Plasmalyse-Reaktor erzeugten Gasgemisch, so dass der gasförmige Wasserstoff von anderen gasförmigen Bestandteilen, die im Plasmalyse-Reaktor erzeugt werden, wie beispielsweise Methan, abgetrennt werden kann. Beispielsweise kann diese Trennung der Bestandteile des Gasgemisches mit Hilfe von Membranen erfolgen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Verwendung des vorgenannten Systems zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen in einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen.

Figurenbezeichnung

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Skizze eines erfindungsgemäßen Systems zur Aufbereitung von Kunststoffabfällen mittels Plasmalyse und Gewinnung von Wasserstoff und/oder Kohlenstoff für die Verwendung in hüttentechnischen Prozessen.

In Figur 1 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur 1 ein beispielhaftes erfindungsgemäßes System sowie das entsprechende Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und/oder Kohlenstoff aus Kunststoffabfällen erläutert. Das System verwendet Transporteinrichtungen für den Transport der gesammelten Kunststoffabfälle zur Anlage, in der die Plasmalyse stattfindet. Beispielsweise kann der Transport der Kunststoffabfälle an den Ort der Verarbeitung per Lastkraftfahrzeug 10 oder über den Schienenverkehr 11 erfolgen. Die Kunststoffabfälle werden dann wie durch den großen Pfeil 12 links in Figur 1 angedeutet in den Plasmalyse-Reaktor 13 verbracht. Dem Reaktor 13 kann außerdem über eine hier nicht dargestellte Leitung, wie durch den kleinen Pfeil 14 dargestellt, Stickstoff als Trägergas zugeführt werden. Außerdem wird, um die Reaktion zu fördern ein metallischer Katalysator 15 zugegeben, der beispielsweise Eisen oder Aluminium enthalten kann, wobei man hier in vorteilhafter weise zum Beispiel metallische Stäube als Katalysator verwenden kann, welche bei einem hüttentechnischen Prozess anfallen. Somit kann man vorzugsweise einen im System selbst anfallenden Katalysator 15 verwenden, bei dem es sich gewöhnlich um einen Reststoff handelt, der beispielsweise bei der Roheisenerzeugung oder Stahlerzeugung abgeschieden wird und für den andernfalls keine Verwendung bestehen würde.

In dem Plasmalyse-Reaktor 13 findet die katalytisch unterstützte plasmalytische Reaktion statt, bei der die in den Kunststoffabfällen 12 enthaltenen polymeren Kohlenwasserstoffe in einem durch Mikrowellen erzeugten Plasma bei hohen Temperaturen und der Regel auch erhöhtem Druck in gasförmigen Wasserstoff und elementaren Kohlenstoff gespalten werden. Bei der plasmalytischen Reaktion entsteht in der Regel ein Gasgemisch, welches als Hauptbestandteile Wasserstoff und daneben Methan enthält, welches über eine hier nicht dargestellte Leitung wie durch den Pfeil 16 angedeutet aus dem Plasmalyse-Reaktor 13 ausgeschleust wird und einer weiteren Nutzung zugeführt wird. Dabei kann entweder das Gasgemisch aus Wasserstoff und Methan direkt in einem hüttentechnischen Prozess als reduktives Gas eingesetzt werden oder aber man trennt die beiden Gase beispielsweise über Membranen oder andere geeignete Trenneinrichtungen, um so reinen Wasserstoff zu erhalten, den man dann in einem hüttentechnischen Prozess einsetzt. In der Darstellung gemäß Figur 1 sind verschiedene beispielhafte hüttentechnische Prozesse erwähnt, in denen man das Gasgemisch oder den reinen Wasserstoff verwenden kann, beispielsweise bei der Roheisenherstellung 17 a, der Direktreduktion 17 b, der Stahlerzeugung 17 c, beim Gießen, Walzen oder Veredeln 17 d von Stahl.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn sich die hüttentechnische Anlage 17, in der der Wasserstoff genutzt wird, in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Plasmalyse-Reaktor 13 befindet, so dass keine längere Leitung für den Transport des im Plasmalyse-Reaktor 13 erzeugten Wasserstoffs notwendig ist und man den Wasserstoff gegebenenfalls direkt zu der hüttentechnischen Anlage 17 leiten kann. Sofern eine zeitnahe Verwendung des Wasserstoffs nicht möglich ist, kann man diesen natürlich auch kurzfristig in einem in der schematischen Ansicht von Figur 1 oberhalb des Plasmalyse-Reaktors 13 dargestellten Tank 18 speichern. Um jedoch Verluste durch den Leitungstransport oder durch eine Tanklagerung zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass der Wasserstoff unmittelbar oder wenigstens zeitnah und in räumlicher Nähe zum Plasmalyse-Reaktor 13 nach der Erzeugung seiner Verwendung in dem beschriebenen System zugeführt wird.

Die elektrische Schaltungsanordnung zur Versorgung des Plasmalyse-Reaktors 13 und der hüttentechnischen Anlagen 17 ist in Figur 1 schematisch vereinfacht dargestellt. Strom aus einem Hochspannungsleitungsnetz 19, welcher vorzugsweise aus erneuerbaren Energien stammt, wird über diverse von einer Hauptleitung 20 abzweigende einzelne Versorgungsleitungen 21 , 22, 23, die jeweils über Schalter 24, 25, 26 unterbrochen werden können, zu den verschiedenen Anlagenteilen des Systems geleitet. Die erste Versorgungsleitung 21, die über den Schalter 24 unterbrochen werden kann, führt zu dem Plasmalyse-Reaktor 13. Eine zweite Leitung 22, die über den Schalter 25 unterbrochen werden kann, führt zu den diversen hüttentechnischen Anlagen 17 und eine dritte Leitung 23, die über den Schalter 26 unterbrochen werden kann, dient der Netzsynchronisierung und ist beispielsweise mit einem Wechselrichter 27 verbunden. Mittels des Wasserstoffs aus dem Gasgemisch 16, welches in dem Plasmalyse-Reaktor 13 erzeugt wird, kann man wiederum über Brennstoffzellen 28 Strom erzeugen, welchen man dann über den Wechselrichter 27 in Wechselstrom umwandeln und gegebenenfalls in das Netz einspeisen kann, sofern man überschüssigen Wasserstoff erzeugt.

Andererseits kann man den so erzeugten Strom auch für die Versorgung der hüttentechnischen Anlagen 17 nutzen.

Die bei dem Prozess der Plasmalyse in dem Plasmalyse-Reaktor 13 erzeugte Abwärme (siehe Pfeil 29 unter dem Plasmalyse-Reaktor) kann man ebenfalls für angrenzende Prozesse oder im System selbst nutzen. Neben dem Gasgemisch enthaltend Wasserstoff wird in dem Plasmalyse-Reaktor 13 Kohlenstoff 30 erzeugt, welcher in der Regel als Feststoff mit feiner Partikelgröße und großer Oberfläche anfällt. Dieser Kohlenstoff 30 kann für verschiedene Prozesse im System genutzt werden, wie durch die Pfeile unten in der Darstellung gemäß Figur 1 angedeutet ist, beispielsweise für die Gewinnung von Einblaskohlen für Schaumschlacken 31 oder die Herstellung von Elektroden 32, die man beispielsweise für die Stahlherstellung verwenden kann oder man setzt den Kohlenstoff 30 als Legierungsmittel 33 bei der Stahlherstellung ein.

Bezugszeichen

10 Lastkraftfahrzeug

11 Schienenverkehr

12 Kunststoffabfälle, Pfeil

13 Plasmalyse-Reaktor

14 Stickstoff als Trägergas, Pfeil

15 Katalysator, Pfeil

16 Gasgemisch, H2, CH4

17 hüttentechnische Anlage

17 a Roheisenherstellung

17 b Direktreduktion

17 c Stahlerzeugung

17 d Gießen, Walzen, Veredeln von Stahl

18 Wasserstoff-Tank

19 Hochspannungsleitungsnetz

20 Hauptleitung

21 Versorgungsleitung

22 Versorgungsleitung

23 Versorgungsleitung

24 Schalter

25 Schalter

26 Schalter

27 Wechselrichter

28 Brennstoffzellen

29 Abwärme

30 Kohlenstoff

31 Schaumschlacken

32 Elektroden

33 Legierungsmittel