Robert Klatt
CO₂-Emissionen können nicht in allen Industrien vermieden werden. Ein Kreislaufsystem, das CO₂ aus Abgasen abscheidet und in Pulver, das als Rohstoff verwendet werden kann, umwandelt, wird nun erstmals im größeren Maßstab erprobt.
Karlsruhe (Deutschland). Die anthropogenen CO₂-Emissionen haben dazu geführt, dass die CO₂-Konzentration in der Atmosphäre inzwischen bei 424 parts per million (ppm) liegt, dem höchsten Wert seit zwei Millionen Jahren. Die daraus resultierende Erderwärmung sorgt für große ökologische und ökonomische Schäden. Laut einer Modellrechnung haben allein die CO₂-Emissionen der U.S.A. seit 1990 global Schäden in Höhe von rund zehn Billionen Dollar verursacht.
In Anbetracht des Klimawandels arbeiten Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) seit 2020 im Rahmen des Projekts No Emissions through converting Carbondioxide to Carbon (NECOC) an einer Technik, die CO₂ aus Industrieabgasen abscheiden und in Pulver umwandeln soll.
„Wir produzieren ein hochreines Kohlenstoffpulver, das als Rohstoff genutzt oder sicher gelagert werden kann.“
Das Kreislaufsystem für CO₂ wurde bereits im kleineren Maßstab erfolgreich erprobt. Nun startet das KIT den ersten Test im industriellen Maßstab. Das Kreislaufsystem wird dazu in der Gusseisenindustrie, die unter anderem Bremskomponenten für die Automobilbranche produziert, erprobt. Laut den Forschern ist diese Industrie ideal für das Kreislaufsystem, weil sie technisch nicht vermeidbare CO₂-Emissionen ausstößt und essenziell für die industriellen Wertschöpfungsketten von Deutschland ist.
„Dafür entwickeln wir das NECOC-Verfahren so weiter, dass CO₂ aus industriellen Abgasen genutzt werden kann. Damit entsteht ein neuer, starker Hebel, um Kohlenstoffkreisläufe direkt in Industrieanlagen zu schließen.“
In der Gusseisenindustrie kommt es zu hohen CO₂-Emissionen durch die Verbrennung von Koks, der sowohl als Brennstoff dient als auch in den metallurgischen Prozessen verwendet wird. Im ersten industriellen Einsatz fängt das Kreislaufsystem die CO₂-Emissionen des Ofens ein und speist diese in die Anlage ein. Das CO₂ wird dort mit Wasserstoff in Methan umgewandelt. Anschließend wird das Methan durch flüssiges Zinn geleitet und es kommt zu einer Pyrolysereaktion, bei der das Methan zu Wasserstoff und festem Kohlenstoff zerfällt. Der Wasserstoff kann also erneut genutzt werden und der feste Kohlenstoff dient als Rohstoff.
„Das Projekt am KIT schafft die Grundlage für eine klimaneutrale Produktion in Bereichen, in denen aktuell prozessbedingt große Mengen an Kohlenstoffdioxid emittiert werden. Es sichert damit Wertschöpfung in unserem Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg. Darüber hinaus legt es ein starkes Fundament, damit Verfahren und Anlagen zur Abscheidung und Nutzung von Kohlenstoffdioxid, die auf Ingenieurskunst aus Baden-Württemberg beruhen, selbst ein Aushängeschild unseres Industrielands werden.“
Wie die Forscher erklären, ist das Carbon Capture and Utilization (CCU) Verfahren sehr flexibel. Die erforderliche Energie für die Methanpyrolyse kann unter anderem in Form von Wärme, Wasserstoff und Strom zugeführt werden. Beim industriellen Test in Singen stammt die Energie aus Biogas.
Mit NECOC zeigen wir, dass Klimaschutz und industrielle Wertschöpfung kein Widerspruch sind. Die Technologie eröffnet die Chance, Prozesse mit unvermeidbaren CO2-Emissionen klimafreundlich zu gestalten und zugleich industrielle Wertschöpfung und Arbeitsplätze langfristig in Deutschland zu sichern.“
In Zukunft soll das System in weiteren Industrien unvermeidbare CO₂-Emissionen einfangen. Dazu ist unter anderem ein Projekt in der Müllverbrennung in Planung. Der feste Kohlenstoff ist in der Industrie ein begehrtes Material, das etwa als Elektrodenmaterial in Batterien und als Baustoff verwendet werden soll.
„Wir schließen Kohlenstoffkreisläufe. Was heute noch als klimaschädliche Emission entweicht, wird Schritt für Schritt Teil einer zirkulären Industrie.“
Quellen:
Pressemitteilung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT)
