Das deutsche Projekt untersuchte die technische Machbarkeit und Leistungsfähigkeit einer umfassenden Infrastruktur zur Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlenstoff (CCUS) und Wasserstoff für wichtige Industriesektoren, mit besonderem Schwerpunkt auf der Stahl-, Zement- und Glasindustrie. Die Forschung kombinierte Laborexperimente, Demonstrationen im Pilotmaßstab und Modellierung, um die Effizienz der Abscheidung, die Integrität der Speicherung und die Prozessintegration zu quantifizieren. Im Zementsektor zeigte eine vergleichende techno-ökonomische Analyse der Abscheidungsoptionen in bestehenden Anlagen, dass die Abscheidung nach der Verbrennung mit Amin-Lösungsmitteln eine Abscheidungsrate von bis zu 90 % der CO₂-Emissionen erreichen kann, während die Verbrennung mit Sauerstoff-Brennstoff ähnliche Werte mit einem etwas höheren Energieaufwand erreichen kann. Die Studie hat auch gezeigt, dass das abgeschiedene CO₂ verflüssigt und über bestehende Erdgaspipelines transportiert werden kann, wobei die Kosten für eine Transportstrecke von 1,5 Mio. Tonnen pro Jahr auf 30 bis 35 € pro Tonne veranschlagt werden, wie es im Jahresbericht von Northern Lights 2021 heißt. Im Stahlsektor wurde im Rahmen des Projekts die Einspeisung von Wasserstoff in Hochöfen untersucht, um einen Teil des aus fossilen Brennstoffen stammenden Reduktionsgases zu ersetzen. Versuchsläufe mit 10 % Wasserstoff im Gasgemisch ergaben eine 5 %ige Reduzierung der CO₂-Emissionen pro Tonne Stahl, wobei die Produktqualität innerhalb der Spezifikationen blieb. Die Forschung hat gezeigt, dass höhere Wasserstoffanteile (>30 %) Änderungen an den Ofenauskleidungen und der Brennergeometrie erfordern, um die erhöhten Flammentemperaturen und die NOx-Bildung abzumildern, was eine schrittweise Einführungsstrategie nahelegt. In der Glasindustrie haben Pilotversuche zur Verbrennung von reinem Wasserstoff in Schmelzöfen gezeigt, dass die Glasqualität durch geringfügige Anpassungen der Ofenatmosphäre und die Verwendung von wasserstofftoleranten Feuerfestmaterialien erhalten werden kann. Die Tests bestätigten, dass der Energieverbrauch für die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse durch den geringeren Primärenergiebedarf im Vergleich zu synthetischem Methan ausgeglichen werden kann, was eine Nettoreduzierung der CO₂-Emissionen ermöglicht.
Das Projekt befasste sich auch mit der Integrität von unterirdischen Lagerstätten. Mikrobiologische Studien in Salzkavernen zeigten, dass ein hoher Salzgehalt wasserstoffverzehrende, sulfatreduzierende Bakterien unterdrückt, was zu einer stabilen pH-Umgebung und einem minimalen Risiko eines Gasaustritts führt. Die Modellierung eines CO₂-Injektionsszenarios von 1,5 Mio. Tonnen pro Jahr in eine Salzkaverne ergab einen Druckanstieg von 0,5 MPa innerhalb von fünf Jahren, was deutlich unter den strukturellen Grenzen der Formation liegt, und ein vernachlässigbares Migrationsrisiko über einen Zeitraum von 100 Jahren. Die Integration von Wasserstoffspeicherung und CO₂-Abtrennung wurde durch die Simulation eines gemeinsamen Pipelinenetzes untersucht. Dabei zeigte sich, dass der gemeinsame Transport mit einem angemessenen Druckmanagement machbar ist und dass die kombinierte Infrastruktur die Gesamtkapitalkosten im Vergleich zu separaten Systemen um 15 % senken kann.
Die Zusammenarbeit war ein Eckpfeiler des Projekts. Das Konsortium bestand aus führenden Forschungseinrichtungen wie dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, der TU Berlin, dem Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ) und dem Deutschen Verband der Bauwirtschaft (DVGW). Zu den Industriepartnern gehörten ein großer Zementhersteller, ein Stahlwerksbetreiber und ein Glashersteller, die jeweils Pilotanlagen und Betriebsdaten zur Verfügung stellten. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen der nationalen Klimaneutralitätsstrategie finanziert, mit zusätzlicher Unterstützung durch das Horizon 2020 Programm der Europäischen Union. Die Forschungsarbeiten erstreckten sich über den Zeitraum von 2021 bis 2025 und gipfelten in einer Reihe von begutachteten Veröffentlichungen und einem Strategiepapier, das die technischen Wege und den Investitionsbedarf für den Ausbau der CCUS- und Wasserstoffinfrastruktur in der deutschen Industrielandschaft skizziert.