Elektrolyseur im Mittelpunkt
Im Mittelpunkt des neuen Verfahrens steht ein Elektrolyseurs. Bei dem neuen Verfahren wird der Kalksteinmehl an einer Elektrode in der Säure gelöst und hochreines Kohlendioxid freigesetzt, während Calciumhydroxid, allgemein bekannt als Kalk, an der anderen als Feststoff ausfällt. Das Calciumhydroxid kann dann in einem weiteren Schritt zu dem Zement verarbeitet werden, der meist aus Calciumsilikat besteht.
Das CO2 in Form eines reinen, konzentrierten Stroms kann dann leicht abgetrennt, zu Mehrwertprodukten wie einem flüssigen Kraftstoff als Benzinersatz verarbeitet oder für Anwendungen wie die Ölrückgewinnung oder sogar in kohlensäurehaltigen Getränken und Trockeneis verwendet werden. Das Ergebnis ist, dass beim gesamten Prozess kein Kohlendioxid an die Umwelt abgegeben wird, sagt Chiang. Im Gegensatz dazu ist das aus konventionellen Zementwerken emittierte Kohlendioxid stark mit Stickoxiden, Schwefeloxiden, Kohlenmonoxid und anderen Materialien verunreinigt, die eine „Wäsche“ verunmöglichen, um das CO2 nutzbar zu machen.
Berechnungen zeigen, dass der Wasserstoff und der Sauerstoff, die ebenfalls im Prozess emittiert werden, rekombiniert werden könnten, zum Beispiel in einer Brennstoffzelle, oder verbrannt werden könnten, um genügend Energie zu erzeugen, und nichts als Wasserdampf erzeugt, um den gesamten Rest des Prozesses zu befeuern, sagt Ellis, Hauptautorin des Artikels.
In seiner Labordemonstration führte das Team die wichtigsten elektrochemischen Schritte durch, nämlich die Herstellung von Kalk aus dem Kalziumkarbonat, allerdings in kleinem Umfang. Der Prozess sieht ein wenig aus wie das Schütteln einer Schneekugel, da er eine Flut von suspendierten weißen Partikeln im Glasbehälter erzeugt, wenn der Kalk aus der Lösung ausfällt.
Während die Technologie einfach ist und sich im Prinzip leicht skalieren lässt, produziert ein typisches Zementwerk heute rund 700.000 Tonnen des Materials pro Jahr. „Wie dringt man in eine solche Branche ein und bekommt einen Fuß in die Tür?“, fragt Ellis. Ein Ansatz, sagt sie, ist der Versuch, jeweils nur einen Teil des Prozesses zu ersetzen und nicht das gesamte System auf einmal, und „schrittweise“ allmählich weitere Teile hinzuzufügen.
Das erste vorgeschlagene System, welches das Team entwickelt hat, ist „nicht, weil wir notwendigerweise denken, dass wir die genaue Strategie haben“ für den bestmöglichen Ansatz, sagt Chiang, „sondern um die Menschen in der Elektrochemie dazu zu bringen, mehr darüber nachzudenken“ und neue Ideen zu entwickeln. „Es ist ein wichtiger erster Schritt, aber noch keine ausgereifte Lösung.“
->Quellen: