Japans Chemieindustrie auf dem Weg zur Dekarbonisierung: Wasserstoff, Ammoniak, CCUS und kohlenstoffarme Rohstoffe

Die Dekarbonisierung der japanischen Chemieindustrie ist keine einfache Umstellung auf Wasserstoff. Sie ist eine Portfolio-Strategie für drei industrielle Probleme: Hochtemperaturwärme, fossilen Kohlenstoff in Rohstoffen und verbleibende CO2-Emissionen.

Deshalb kombiniert Japan Wasserstoff, Ammoniak, CCUS, biobasierte Rohstoffe, Kunststoff-zu-Öl-Recycling und Alkohol-zu-Chemikalien-Prozesse. Es geht weniger um einen einzelnen Durchbruch als um die Anpassung bestehender petrochemischer Anlagen mit niedrigerer Kohlenstoffintensität.

Warum Chemie schwer zu dekarbonisieren ist

Das NEDO-Projekt im Green Innovation Fund erklärt, dass die meisten Kunststoffrohstoffe aus Naphtha stammen und dass etwa die Hälfte der CO2-Emissionen der japanischen Chemieindustrie mit Prozessen wie dem Naphtha-Cracking für Basischemikalien verbunden ist. Chemie nutzt Kohlenstoff also nicht nur als Energiequelle, sondern auch als Molekülbaustein.

Erneuerbarer Strom allein reicht nicht. Die Branche muss Prozesswärme, kohlenstoffarmen Wasserstoff und Ammoniak, CO2-Infrastruktur sowie zirkuläre oder biobasierte Kohlenstoffquellen gleichzeitig adressieren.

1. Ammoniak und Wasserstoff erreichen zuerst den Naphtha-Cracker

Ein konkretes Signal ist der Brennstoffwechsel in Naphtha-Crackern. Idemitsu meldete 2024, dass am Tokuyama Complex in einem kommerziellen Naphtha-Cracker Ammoniakverbrennung demonstriert wurde. Im Versuch vom 6. bis 8. Februar wurden mehr als 20% des bisherigen Brennstoffs durch Ammoniak ersetzt. IHI lieferte dafür Ammoniakbrenner.

Das bedeutet nicht, dass eine vollständige kommerzielle Umstellung erreicht ist. Entscheidend ist, dass Dekarbonisierung direkt an einem Kernaggregat der Petrochemie getestet wird. Die nächsten Fragen lauten Sicherheit, NOx-Kontrolle, Ammoniakversorgung, Kosten und Langzeitstabilität.

NEDO zielt darauf, bis 2030 Cracker und Brenner zu entwickeln, die Ammoniak und Wasserstoff als CO2-freie Wärmequellen nutzen und bei Energieverbrauch und Herstellungskosten nahe an heutigen Naphtha-Crackern liegen.

2. Wasserstoff ist Energieträger und chemische Plattform

Japan verabschiedete im Mai 2024 das Hydrogen Society Promotion Act, um Angebot und Nutzung von kohlenstoffarmem Wasserstoff und Derivaten zu fördern. Der Rahmen umfasst auch Ammoniak, E-Fuels und E-Methan. Preisabstandsförderung und Hub-Unterstützung sind zentrale Instrumente.

Auf Unternehmensebene betreibt Asahi Kasei in Kawasaki eine modulare Pilotanlage für alkalische Wasserelektrolyse mit Blick auf Systeme der 100-MW-Klasse. Asahi Kasei und JGC sind zudem an einer Demonstration für grünes Ammoniak beteiligt, bei der Wasserstoff aus dem 10-MW-System des Fukushima Hydrogen Energy Research Field genutzt wird.

Für die Chemie ist Wasserstoff nicht nur ein Brennstoff. Er steht upstream von Ammoniak, Methanol, synthetischen Kraftstoffen, Reduktionschemie und kohlenstoffarmen Rohstoffrouten.

3. CCUS wird Infrastruktur für Restemissionen

Auch CCUS gehört zur Route. METI und ANRE beschreiben das 2024 verabschiedete CCS Business Act als Grundlage für private CCS-Geschäftsmodelle in Japan. Im April 2026 billigte das Kabinett Verordnungen zum Inkrafttreten des Gesetzes über CO2-Speicherunternehmen.

JOGMEC hat fortgeschrittene CCS-Projekte ausgewählt und verweist auf das Regierungsziel, bis 2030 eine CO2-Speicherung von 6 bis 12 Millionen Tonnen pro Jahr zu erreichen.

Für Chemieunternehmen ist CCUS kein pauschales Label. Entscheidend ist, welche Emissionsquelle erfasst wird, ob CO2 gespeichert oder genutzt wird, wo Transport- und Speicherverantwortung liegen und welche Reduktion über den Lebenszyklus tatsächlich entsteht.

4. Kohlenstoffarme Rohstoffe kommen über Recycling, Bio-Input und Alkoholrouten

Auch bei Rohstoffen gibt es konkrete Schritte. Mitsui Chemicals gab 2024 bekannt, Pyrolyseöl aus Kunststoffabfällen in einen Cracker am Osaka Works einzuspeisen und Chemikalien sowie Kunststoffe nach dem Mass-Balance-Ansatz zu verkaufen. ENEOS und Mitsubishi Chemical meldeten 2025 die Fertigstellung einer Kunststoff-zu-Öl-Anlage am Ibaraki Plant in Kamisu.

Eine weitere Route ist Alkohol-zu-Chemikalien. Sumitomo Chemical baut im Rahmen eines NEDO-Projekts eine Pilotanlage, um Propylen direkt aus Ethanol herzustellen. Damit soll langfristig eine Option neben fossilem Naphtha entstehen.

Kurzfristig ersetzen diese Wege Naphtha nicht vollständig. Praktisch entscheidend werden ISCC PLUS und ähnliche Zertifizierungen, Mass-Balance-Kontrollen, rückverfolgbare Rohstoffe, Low-Carbon-Produktqualitäten und Kundendokumentation.

Fazit

Japans Chemie-Dekarbonisierung bewegt sich von Demonstrationen zu selektiver Kommerzialisierung. Ammoniakbefeuerte Cracker, grüner Wasserstoff, Wasserelektrolyse, CCS-Regulierung, Kunststoff-zu-Öl-Recycling, biobasierte Rohstoffe und Ethanol-zu-Propylen sind keine getrennten Nachrichten, sondern Teile einer industriellen Umstellung.

Das Muster ist keine einfache Substitution einer Technologie durch eine andere, sondern die schrittweise Neuordnung petrochemischer Anlagen, kohlenstoffarmer Brennstoffe, zirkulärer Rohstoffe und CO2-Infrastruktur.

Quellen

• NEDO: Development of Technology for Producing Raw Materials for Plastics Using CO2 and Other Sources
• METI: Green Innovation Fund
• Idemitsu: Ammonia combustion in a commercial naphtha cracking furnace
• IHI: Ammonia combustion technology for naphtha cracking furnaces
• METI/ANRE: Hydrogen Society Promotion Act
• Asahi Kasei: Multi-module hydrogen pilot plant in Kawasaki
• METI/ANRE: CCS Business Act
• JOGMEC: Advanced CCS Projects
• Mitsui Chemicals: Recycled chemical products from pyrolysis oil
• ENEOS and Mitsubishi Chemical: Plastic-to-oil chemical recycling facility
• Sumitomo Chemical: Propylene directly from ethanol