Reverse Water Gas Shift Reaction

Die Water-Gas Shift Reaction(WGSR) bezeichnet man auch als Wassergas-Konvertierungsreaktion. Es handelt sich um eine Gleichgewichtsreaktion, die nach folgendem Reaktionsschema verläuft

Die Standardreaktionsenthalpie ist mit -41,2 kJ/mol verhältnismäßig gering. Dies bezieht sich auf standardisierte Reaktionsbedingungen (298,15 K oder 25oC, 1 bar Druck).

Ursprünglich diente diese Reaktion zur Verringerung des Kohlenstoffmonoxidgehaltes (CO) aus Synthesegas. Hier bot sich die Umsetzung zu Kohlenstoffdioxid (CO2) an, das dann einfach aus dem Reaktionsgemisch ausgewaschen werden konnte.

Bei der Fischer-Tropsch-Synthese benötigt man dagegen CO als Synthesegas zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe. Verlagert man in der oben dargestellten Reaktion das chemische Gleichgewicht nach links, dann wird schnell ersichtlich, dass dann ein CO2 reduzierendes Verfahren vorliegt. Die Reaktionsgleichung für eine reverse water-gas shift reaction(RWGS) lautet dementsprechend

Die Standardreaktionsenthalpie ist hier positiv. Es handelt sich also um eine endotherme Reaktion, die unter Normalbedingungen nicht spontan abläuft. Erst durch Änderung der Reaktionsbedingungen verläuft die Reaktion in die gewünschte Richtung. Als veränderte Reaktionsbedingungen können hier Temperatur- und oder Druckerhöhung sowie spezielle Katalysatoren zum Einsatz kommen. Das vereinfachte und erwünschte Stoffumsatzschema liefert die nachfolgende Abbildung

Das bei der Reaktion gebildetet CO wird der FTS zugeführt. Das entstandene Wasser wird der Reaktionseinheit entzogen.

Werden die Prozesse Elektrolyse (HGewinnung), RGWS (CO Gewinnung) und FTS in einer kompakten Prozesseinheit durchgeführt, können Hund H2O im Kreislauf geführt werden.

Beim Einsatz des durch FTS erhaltenen synthetischen Kraftstoffs entsteht bei diesem Verfahren zur Herstellung des Synthesegases kein zusätzliches CO2. Werden zudem die durch FTS hergestellten Produkte in der chemischen Industrie anderweitig verwendet, ist die CO2-Bilanz nicht nur ausgeglichen, sie ist sogar negativ.