Reduzierung von Lkw-Emissionen um 90 % möglich

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CO2-Abscheidung und Rückverwandlung in Sprit

Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) haben ein Konzept entwickelt und patentieren lassen, mit dem sich der CO2-Ausstoß von Lastwagen abscheiden und um 90 Prozent reduzieren lässt. Laut einer EPFL-Mitteilung schlagen die Wissenschaftler vor, dafür mehrere an der EPFL entwickelte Technologien zu kombinieren.

Das CO2 wird im Auspuff abgetrennt, in einer Box auf dem Fahrzeugdach verflüssigt und gespeichert. Das flüssige CO2 wird dann an eine Tankstelle geliefert und dort mit Erneuerbarer Energie wieder in Treibstoff umgewandelt. In Europa ist der Verkehr für fast 30 % der gesamten CO2-Emissionen verantwortlich, wovon 72 % auf den Straßenverkehr*) entfallen. Während der Einsatz von Elektrofahrzeugen für den Individualverkehr dazu beitragen könnte, diese Zahl zu senken, ist die Reduzierung der Emissionen des gewerblichen Verkehrs – wie Lkw oder Busse – eine viel größere Herausforderung.

Das inzwischen patentierte Konzept wurde von der Gruppe für industrielle Verfahrens- und Energiesystemtechnik unter der Leitung von François Maréchal an der EPFL-Ingenieurschule koordiniert und ist Gegenstand einer in Frontiers in Energy Research veröffentlichten Artikels.

Komplexer Prozess an Bord des Fahrzeugs

Die Wissenschaftler schlagen vor, mehrere an der EPFL entwickelte Technologien zu kombinieren, um das CO2 abzufangen und es in einem Prozess vom Gas in Flüssigkeit umzuwandeln, bei dem ein Großteil der an Bord verfügbaren Energie, wie etwa die Wärme des Motors, zurückgewonnen wird. In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler als Beispiel einen Kleinlaster.

Der gesamte Prozess findet in einer 2 m x 0,9 m x 1,2 m großen Kapsel statt, die über der Fahrerkabine angebracht ist -Lkw mit Flüssig-CO2-Tank – Zeichnung © François Maréchal – EPFL

Zunächst werden die Rauchgase des Fahrzeugs im Auspuffrohr abgekühlt und das Wasser von den Gasen getrennt. Das CO2 wird von den anderen Gasen (Stickstoff und Sauerstoff) mit einem Temperaturwechsel-Adsorptionssystem isoliert, wobei speziell für die Absorption von CO2 konzipierte metallorganische Gerüste (MOFs) verwendet werden. Diese Materialien werden vom Energypolis-Team der EPFL Wallis unter der Leitung von Wendy Queen entwickelt. Sobald das Material mit CO2 gesättigt ist, wird es erhitzt, damit ihm reines CO2 entzogen werden kann. Die vom Labor von Jürg Schiffmann am EPFL-Campus in Neuenburg entwickelten Hochgeschwindigkeits-Turboverdichter nutzen die Wärme des Fahrzeugmotors, um das extrahierte CO2 zu verdichten und in eine Flüssigkeit zu verwandeln. Diese Flüssigkeit wird in einem Tank gespeichert und kann dann an den Tankstellen mit Erneuerbarem Strom wieder in konventionellen Treibstoff umgewandelt werden. „Der Lastwagen lagert die Flüssigkeit beim Tanken einfach ab“, sagt Maréchal.

„Das Gewicht der Kapsel und des Tanks beträgt nur 7 % der Nutzlast des Fahrzeugs“, fügt Maréchal hinzu. „Der Prozess selbst verbraucht wenig Energie, da alle Stufen optimiert wurden.“ Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass ein Lkw mit 1 kg konventionellem Kraftstoff 3 kg flüssiges CO2 erzeugen könnte und dass die Umwandlung keine Energiekosten verursacht. Nur 10 % der CO2-Emissionen können nicht recycelt werden, und die Forscher schlagen vor, dies mit Biomasse auszugleichen.

Das System könnte theoretisch mit allen Lastwagen, Bussen und sogar Booten und mit jeder Art von Kraftstoff funktionieren. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass es im Gegensatz zu elektrischen oder wasserstoffbasierten Systemen in bestehenden LKW nachgerüstet werden kann, um deren Auswirkungen auf den Kohlenstoffausstoß zu neutralisieren.

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