CO₂-Absorption

Abtrennung von CO₂ aus Abgasen durch Absorptionsverfahren

Zur Verlangsamung der globalen Erwärmung kommt der Reduzierung der Treibhausgasemissionen, allen voran dem Ausstoß an Kohlendioxid (CO₂), eine außerordentliche Bedeutung zu. Bereits in der Vergangenheit wurden verschiedene Technologien zur Abtrennung von CO₂ aus dem Rauchgas von Verbrennungsprozessen erforscht und getestet. Technisch bedeutsam für die Abtrennung von CO₂ aus kleineren bis mittleren Volumenströmen sind Adsorptionsverfahren, wohingegen für größere Volumenströme bevorzugt Absorptionsverfahren zum Einsatz kommen.

Bereits seit 1999 leistet das Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA) seinen Beitrag zur Weiterentwicklung von Verfahren zur CO₂-Abtrennung. Dazu stehen eine der größten Technikums-Absorptionsanlagen sowie kleinere, teils mobile Anlagen zur Verfügung.

Aktuelle Arbeiten, die mit der Technikumsanlage im Rahmen von Industriekooperationen durchgeführt werden, betreffen die Erprobung von neuen Waschmittelformulierungen auf Aminbasis mit dem Ziel der Energieeinsparung bei der Regenerierung der Waschlösung.

In mehreren öffentlich geförderten Forschungsvorhaben wurden diverse Aminlösungen, aber auch anorganische Absorptionslösungen, wie z. B. Calciumcarbonat-Lösungen, auf ihre Eignung zur CO₂-Absorption untersucht und dabei jeweils auch die aufzuwendende Energie zur Desorption des CO₂ ermittelt.

In einem derzeit laufenden Forschungsvorhaben wird gänzlich auf die anschließende Desorption von CO₂ aus der Waschlösung verzichtet. Das Verfahren der Kalksteinmehl-CO₂-Wäsche verfolgt einen anderen, ganzheitlichen Ansatz. CO₂ wird dabei in wasserlösliches Hydrogencarbonat (auch als Carbonathärte oder Alkalität bezeichnet) überführt, indem CO₂-haltige Abgase einer Nassabscheidung mittels Kalksteinmehlsuspension unterzogen werden. Anstelle von Calciumsulfat wie bei der bekannten Rauchgasentschwefelung bildet sich dabei analog zur natürlichen Verwitterung des Kalksteins Calciumhydrogencarbonat. Dieses ist natürlicher Bestandteil limnischer und mariner Gewässersysteme, bindet CO₂ in wässriger Lösung in einem stabilen Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein und kann somit in die aquatische Umwelt abgegeben werden. Im Gegensatz zu den CCS-Verfahren entfällt dadurch sowohl die Verwendung umweltschädlicher Stoffe als auch die problematische Endlagerung des abgetrennten CO₂.

Abbildung 1: Gesamtkonzept des Kalksteinmehl-CO₂-Waschverfahrens

Abbildung 2: Fünfstufige Absorptionsanlage des Kalksteinmehl-CO₂-Waschverfahrens

Derzeit wird das Verfahren einem Praxistest am Uniper-Kraftwerk in Wilhelmshaven unterzogen. Dort wird die Anlage direkt mit Meerwasser versorgt.
Dieses Vorhaben wird von den Partnern Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA), Duisburg, der Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e.V., Köln und dem IBCM, Oldenburg im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) bearbeitet. Dem IBCM obliegt die ökologische Bewertung bei der fiktiven Einleitung der calziumhydrogencarbonathaltigen Lösung in den Jadebusen.