Das Forschungszentrum Jülich und die Nivelsteiner Sandwerke und Sandsteinbrüche GmbH aus Herzogenrath arbeiten im Demonstrationsvorhaben HySand an klimafreundlichen und kostengünstigen Verfahren für die industrielle Sandtrocknung.

Die Nivelsteiner Sandwerke und Sandsteinbrüche GmbH beliefern unter anderem Gießereien und die bauchemische Industrie mit hochreinen Quarzsanden. Diese müssen für die Weiterverarbeitung trocken sein. Bisher nutzt das Unternehmen für den Trocknungsprozess leichtes Heizöl, um rotierende Drehrohröfen zu erwärmen, in denen die Trocknung stattfindet. Dabei entstehen CO₂-Emissionen. Aufgrund der Klimabilanz und wegen der steigenden Kosten für fossile Energieträger wie Heizöl ist ein Umstieg auf klimafreundlichere Prozesse sinnvoll.

Für den Trocknungsprozess kommen verschiedene Alternativen infrage. Eine davon ist Strom, der aus erneuerbaren Quellen stammt. Doch auch grüner Wasserstoff und hybride Konzepte könnten künftig eine Rolle spielen. Das Institute for a sustainable Hydrogen Economy (IHE) des Forschungszentrums Jülich betrachtet, wie die Energieversorgung für eine Sandtrocknung am besten an einen individuellen Standort angepasst werden und welche Rolle Wasserstoff dabei spielen kann.

„Als Hersteller von quarzhaltigen Spezialsanden beliefern wir seit 1904 die Glas-, Gießerei- und die Baustoffindustrie. Im Zuge der Energiewende wollen wir für unser Unternehmen frühzeitig die Weichen stellen und klimafreundliche Verarbeitungsschritte gehen. So machen wir unsere Produktion zukunftssicher“, sagt Bernhard Russel, der Geschäftsführer der Nivelsteiner Sandwerke und Sandsteinbrüche GmbH.

In einer Vorstudie entwickeln die Partner im Demonstrationsvorhaben HySand Konzepte, wie sich erneuerbare Energien – darunter klimafreundlicher Strom und Wasserstoff – als Wärmequelle für den energieintensiven Trocknungsprozess einsetzen lassen. Teil der Betrachtung in der Vorstudie beim IHE ist die Versorgung von Standorten ohne Anschlussmöglichkeit an eine Wasserstoffpipeline. Hier können sogenannte Wasserstoff-Derivate eine Rolle spielen – chemische Verbindungen, in denen Wasserstoff gespeichert ist. Sie sorgen dafür, dass Wasserstoff besser transportiert und gelagert werden kann.

HySand ist Teil des Helmholtz-Clusters Wasserstoff HC-H2. Das Cluster trägt dazu bei, das Rheinische Revier zu einer Modellregion für eine nachhaltige Wasserstoffwirtschaft zu entwickeln. 

Weitere beteiligte Partner sind die RWTH Aachen, die FH Aachen und die DTG GmbH Development & Technology aus Niederzier. Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt fördert HySand mit 593.000 Euro. Die Ergebnisse der Vorstudie sollen Mitte 2027 vorliegen.

„Sand ist ein zentraler Rohstoff für zahlreiche Wirtschaftssektoren und industrielle Wertschöpfungsketten. Deswegen ist es wichtig, dass wir die energieintensiven Verarbeitungsschritte klimafreundlich gestalten. Genau da setzt HySand für den Trocknungsprozess an“, sagt Prof. Uwe Feuerriegel vom Lehrgebiet Thermische Energietechnik der FH Aachen. Er hat das Vorhaben initiiert. „Wir betrachten dabei verschiedene Möglichkeiten, die im Zuge der Sandtrocknung entstehenden Emissionen zu reduzieren. Wasserstoff ist eine davon“, sagt Projektleiterin Dr. Sarah Deutz vom Jülicher Institute for a sustainable Hydrogen Economy (IHE).

Im Zuge von HySand entwickelt das Institute for Advanced Mining Technologies (AMT) der RWTH Aachen ein Online-Konzept zur kontinuierlichen Überwachung des Trocknungsprozesses. Das Lehrgebiet Thermische Energietechnik der FH Aachen berechnet den Trocknungsprozess und bewertet optimierte Betriebsarten thermodynamisch. Die DTG GmbH Development & Technology und das IHE erstellen eine Kostenschätzung, entwickeln einen Geschäftsplan und erarbeiten Schritte, mit denen sie die Projektergebnisse praxisnah auf industrielle Anwendungen übertragen können. Zudem vergleicht das IHE anhand der Simulationen die verschiedenen Varianten des klimafreundlichen Trocknungsprozesses mit Blick auf ihre Kosten und ihre Umweltwirkung.

Das Projekt zeigt, wie etablierte industrielle Prozesse durch gezielten Technologiewechsel klimafreundlicher werden können – ohne dass die gesamte Infrastruktur ersetzt werden muss.