„CO2 muss eingefangen und genutzt werden“

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CCS – neue Auflage

Dänische Forscher entwickeln eine mobile Anlage, die CO2 abtrennen kann, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Das unerwünschte Treibhausgas soll stattdessen für neue Produkte genutzt werden. In diesem Winter beginnen die Forscher der Dänischen Technischen Universität einer Medienmitteilung zufolge mit dem Bau einer solchen Anlage. Zunächst werde die Vorrichtung in Biogasanlagen getestet, sagt Associate Professor Philip L. Fosbøl von der DTU Chemical Engineering, der den Prozess der CO2-Abscheidung koordiniert.

„CO2 muss eingefangen und genutzt werden“ – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft für Solarify

„Biogas wird durch die Vergärung von Biomasse erzeugt, und das Gas besteht hauptsächlich aus den Treibhausgasen Methan und CO2. Biogas kann verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen, aber man kann auch Biogas zu Methan aufwerten – ein wertvolleres Produkt, das bei der Erdgasversorgung genutzt werden kann. Bei der Aufarbeitung wird das CO2 aus dem Biogas abgetrennt. CO2 gilt heute als Abfallprodukt, das durch Freisetzung in die Umwelt entsorgt wird. Stattdessen untersuchen wir, wie wir es effektiv abtrennen und wiederverwenden können“, sagt Fosbøl.

Seit vielen Jahren gibt es ein weltweites Interesse an der CO2-Abscheidung. Dieses Interesse hat einen neuen Höhepunkt erreicht, seit das IPCC seine Sonderausgabe 2018 „Global Warming of 1,5 °C“ mit der Botschaft veröffentlicht hat, dass die CO2-Abscheidung ein Muss ist, wenn die Weltgemeinschaft die globale Erwärmung auf 1,5 Grad begrenzen will.

Im Rahmen des sogenannten BioCO2-Projekts*) hat Fosbøl zusammen mit Kollegen, Studenten und Projektpartnern verschiedene Möglichkeiten zur Rationalisierung des CO2-Abscheidungsprozesses untersucht (siehe Faktenbox). Obwohl sie mit der CO2-Abscheidung im Rahmen der Aufbereitung von Biogas arbeiten, ist die Technologie generisch, so dass sie prinzipiell auch in anderen Unternehmen oder Kraftwerken eingesetzt werden kann, die ihre CO2-Emissionen reduzieren wollen.

*) Über BioCO2: Ziel des vierjährigen BioCO2-Projekts ist es, den Energieverbrauch bei der Aufbereitung von Biogas zu Methan zu reduzieren. Darüber hinaus wird es dafür sorgen, dass die 40 Prozent des CO2 im Biogas während des Prozesses in einer für die weitere Verwertung ausreichend sauberen Form abgetrennt werden. So kann das CO2 beispielsweise zur Herstellung von synthetischem Kraftstoff verwendet werden.
Das Projekt ist ein von der EUDP gefördertes Demonstrationsprojekt. Die Forscher werden eine mobile Anlage bauen, die zu zwei verschiedenen Biogasanlagen in Dänemark transportiert und dort getestet wird. Neben der DTU Chemical Engineering sind das Dansk Gasteknisk Center (DGC) und die Pentair Union Projektpartner.

CO2-Abscheidung mit einer Flüssigkeit

Bei der derzeitigen Aufbereitung von Biogas mit Standardmethoden werde eine beträchtliche Menge an CO2 ausgestoßen – etwa 40 Prozent des Biogases. Mit der neuen Aufbereitungstechnik könnten CO2-Emissionen vermieden werden. Dies werde durch die Abscheidung des Treibhausgases erreicht. Um es abzufangen, müsse es „gewaschen“ werden. Dabei werde das CO2 durch lange Rohre transportiert und mit einer Flüssigkeit in Kontakt gebracht, die unter anderem aus verschiedenen Zusätzen besteht, die der Flüssigkeit helfen, das CO2 zu absorbieren. Bei den Zusätzen könne es sich um verschiedene Chemikalien handeln, aber in einem gemeinsamen Forschungsprojekt von Novozymes und DTU Chemical Engineering werde untersucht, ob Enzyme das CO2 bei der Aufnahme in die Flüssigkeit unterstützen können erklärt der Wissenschaftler.

Wenn dies der Fall ist, wird das CO2 eingefangen. Die Forscher haben diese neue und effektivere Art der CO2-Abscheidung bereits in kleinen Versuchsanlagen demonstriert. Doch die Ambitionen hören hier nicht auf, denn die Forscher wollen das CO2 in einer sauberen Form – also ohne Schwefel und andere Rückstände aus dem Biogas – wieder zurückgewinnen. Sauberes CO2 kann als Ressource betrachtet werden – ein Produkt, das weiterverkauft und für andere Zwecke genutzt werden kann.

„Statt CO2 als unerwünschtes Abfallprodukt zu sehen, können wir es als Handelsware betrachten. Schon heute wird CO2 für eine Vielzahl von Zwecken genutzt, unter anderem in Erfrischungsgetränken, beim Schweißen und in anderen industriellen Prozessen. Bei DTU Chemical Engineering untersuchen wir, ob CO2 auch für die Herstellung von synthetischem Flugzeugtreibstoff verwendet werden kann“, sagt Fosbøl über das CO2, das auch in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt werden kann.

Reduzierung des Energieverbrauchs

Die Abscheidung von CO2 sei nur ein Teil des Projekts, in dem auch untersucht werde, ob die eigentliche Biogasaufbereitung mit deutlich weniger Energieaufwand möglich sei. „Mit unserem Verfahren haben wir das Potenzial, den Energieverbrauch bis 45 Prozent gegenüber dem heute üblichen Verfahren zur Aufbereitung von Biogas zu reduzieren. Allerdings müssen wir erst unsere große Anlage bauen, bevor wir zeigen können, ob wir die große Reduzierung erreichen können“, sagt Fosbøl, der erwartet, dass die neue Anlage, die mit 15 Prozent der Größe des Vollmaßstabes ein Modell ist, im Frühjahr 2020 fertig sein wird.

Die CO2-Abscheidung klingt einfach, und laut Fosbøl ist sie es auch. Und doch ist es keine sehr weit verbreitete Lösung. „Für Unternehmen und Kraftwerke ist es immer noch billiger, CO2 in die Atmosphäre zu entlassen, als in eine Anlage zu investieren, die das CO2 abtrennen kann. Aber wenn man in der Lage ist, es nicht nur abzufangen, sondern auch für den Wiederverkauf zurückzugewinnen, ist die CO2-Abscheidung nicht mehr nur eine Ausgabe, sondern auch eine neue Möglichkeit für Unternehmen und Kraftwerke, Geld zu verdienen“, so Fosbøl.

Die DTU Chemieingenieurwesen erforscht das Thema CO2 aus drei Blickwinkeln:

  1. Abscheidung – Es werden verschiedene Methoden zur Abscheidung von CO2 entwickelt und getestet.
  2. Transport – Das Treibhausgas wird über Schiffe, Lastwagen und Pipelines transportiert. Die Forschung umfasst die Untersuchung der Korrosionsfähigkeit des Gases sowie die Optimierung der CO2-Transportanlagen
  3. Nutzung – Die Forscher untersuchen, wie sich CO2 für neue Zwecke nutzen lässt, zum Beispiel für synthetische Kraftstoffe oder für die Herstellung von Lebensmitteln und Arzneimitteln.

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