Robert Klatt
Der Klimawandel läuft durch die zunehmenden CO₂-Emissionen immer schneller ab. Industrieabwässer, die bisher mit Säuren behandelt werden müssen, können das Gas binden und Millionen Tonnen CO₂ neutralisieren, ohne hohen Energieaufwand neutralisieren.
Geesthacht (Deutschland). Die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre hat seit 2004 um mehr als zehn Prozent zugenommen und mit 424 parts per million (ppm) kürzlich den höchsten Wert seit zwei Millionen Jahren erreicht. Immer mehr Wissenschaftler sind in Anbetracht dieser Entwicklung überzeugt, dass der Klimawandel nur signifikant verlangsamt werden kann, indem man CO₂ aus der Atmosphäre entfernt. Das Gas soll anschließend gebunden werden, um es entweder als Rohstoff zu nutzen oder dauerhaft einzulagern.
Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon haben nun eine neue Methode vorgestellt, die CO₂ mit alkalischen Industrieabwässern aus der Luft entfernen soll. Die Industrie muss diese Abwässer bisher neutralisieren, etwa mit mineralischen Säuren wie Schwefelsäure, bevor sie in die Kanalisation oder in Gewässer eingeleitet werden dürfen.
„Diese Abwässer fallen in großen Mengen an – in der Zement- oder in der Stahlproduktion zum Beispiel.“
Wie die Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon erklären, könnte man die alkalischen Abwässer stattdessen mit CO₂ neutralisieren. Dieser Prozess läuft bereits in den Ozeanen ab, wo gelöste Kohlenstoffverbindungen entstehen, wenn OH-Ionen unter alkalischen Bedingungen mit CO₂ reagieren. Diese Reaktion kann bei alkalischen Industrieabwässern verwendet werden, indem man diese mit Kohlensäure anstatt mit Schwefelsäure neutralisiert.
„Unser Verfahren basiert im Grunde auf einer Reaktion, die man noch aus dem Chemieunterricht kennt – der Neutralisierung einer Lauge durch eine Säure.“
Das sogenannte Wastewater Alkalinity Preservation (WAF) System besteht aus einer Mischkammer, in die Abwasser, CO₂ und Flusswasser einströmen. Es kommt dadurch zu einer Reaktion, bei der das CO₂ in Hydrogenkarbonat und Karbonat-Ionen umgewandelt wird.
„Diese Schlüsselkomponente ist dazu gedacht, den Kontakt von Gas und Flüssigkeit unter kontrollierten hydraulischen Bedingungen zu fördern. Das CO2 neutralisiert das Abwasser, indem es die überschüssigen Hydroxid-Ionen bindet. Dadurch senkt es den pH-Wert auf ein Niveau, das den Umweltvorgaben entspricht.“
Eine Simulation zeigt, dass das WAF-System ein hohes Potenzial besitzt. Eine mittelgroße Fabrik kann demnach mit ihrem ohnehin entstehenden Abwasser, ohne hohen Energieaufwand, rund 1,3 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr binden. Das globale Potenzial liegt bei insgesamt 11 bis 32 Tonnen Millionen CO₂ jährlich.
„Diese Abwasserbehandlung könnte bei stark alkalischen Abwässern wie aus der Aluminiumverarbeitung oder bestimmten Zementprozessen 4 bis 10 Kilogramm CO2 pro Kubikmeter Abwasser binden.“
Quellen:
Pressemitteilung des Helmholtz-Zentrums Hereon
Studie im Fachmagazin Environmental Science & Technology Letters, doi: 10.1021/acs.estlett.6c00081
