CO₂-Abscheidung aus industriellen Punktquellen
In den verschiedenen Industriezweigen fallen große Mengen an Kohlenstoffdioxid (CO2) an, sei es bei der Herstellung von Stahl, bei der Zement- oder der Zuckerproduktion. Dabei wird das freigesetzte CO2 fast ausschließlich als etwas Negatives betrachtet: Es verschmutzt die Umwelt und beschleunigt den Treibhauseffekt. Oftmals wird dabei jedoch vergessen, dass Kohlenstoff ein wichtiger Rohstoff in der Chemie- und Kunststoffindustrie ist, mit dem bspw. Schaumstoffe, synthetische Kraftstoffe oder andere Produkte hergestellt werden. Um den Kohlenstoff im CO2-Kreislauf nutzbar zu machen, gibt es bisher drei grundsätzliche Verfahren.
Zum einen handelt es sich dabei um das Post-Combustion-Verfahren. In diesem Verfahren werden Rauchgase mit einem flüssigen Lösungsmittel gewaschen (Absorption). Die Abtrennung des Kohlenstoffdioxids aus der Waschlösung erfolgt dann entweder durch eine Membranfiltration oder ein Ausfäll- und Trocknungsverfahren.
Bei dem zweiten Verfahren, dem sogenannten Oxyfuel, wird bereits bei der Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen darauf geachtet, dass die Abgase eine möglichst hohe CO2-Konzentration aufweisen, sodass die hochkonzentrierte CO2-Menge gut abtrennbar ist. Das wird insbesondere dadurch erreicht, dass reiner Sauerstoff anstelle von Luft für die Verbrennung eingesetzt wird. Dieses Verfahren eignet sich daher auch für bereits bestehende Anlagen, da eine solche Sauerstoffzufuhr ohne größere Probleme nachgerüstet werden kann.
Das dritte Verfahren umfasst den Bereich der Pre-Combustion. Hier wird das CO2 noch vor dem Verbrennungsprozess abgespalten. Das geschieht durch die Umwandlung des Abgases in ein Gasgemisch bestehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Dem Gasgemisch wird anschließend Wasserdampf zugeführt. Hierbei entsteht CO2, das im Anschluss herausgefiltert und nutzbar gemacht werden kann. Lediglich der zurückbleibende Wasserstoff wird verbrannt.
Literatur:
Industrie Energieforschung (2020d): CO2-Kreislaufwirtschaft [online]. Projektträger Jülich, 03.12.2020 [abgerufen am: 26.02.2021].
Einschätzung für die Anwendenden
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Materialeinsparungsehr hoch
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Energieeinsparungmittel
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THG-Einsparungsehr hoch
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Investitionskostensehr hoch
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Umsetzungsaufwandsehr hoch
Die Angaben zu Material-, Energie- und THG-Einsparungen, Investitionskosten sowie Umsetzungsaufwände sind qualitative Abschätzungen auf vergleichender Basis.
Entwicklungsstadium
- Labor
- Technikum / Demonstrator
- Industrielle Praxis
Labor: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird im Labormaßstab entwickelt.
Technikum / Demonstrator: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in einer Technikums- oder Demonstrator-Anlage umgesetzt.
Industrielle Praxis: Die betrachtete Technologie oder Methodik wird in der Produktion oder anderen Anwendungsbereichen eines Industrieunternehmen eingesetzt.
Beispiele aus der Forschung und Entwicklung
Carbon2Chem – CO2-Quellen und Infrastruktur
TherMemPlus – Energieeffiziente CO2-Abtrennung aus CO2-H2O-Systemen auf einem erhöhten Temperaturniveau am Beispiel der Amin-Wäsche, Entwicklung einer CO2-Wasserdampfmembran
CO2Selekt – Selektive CO2-Abtrennung aus heißen Abgasen von Stahl-, Kalk- und Dolomitwerken
Weitere Technologien
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CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre