CO₂-Desorption

Energieeffiziente CO₂-Abtrennung aus CO₂-H₂O-Systemen auf einem erhöhten Temperaturniveau (TherMemPlus)

Bei chemischen Gaswäschen zur CO₂-Abtrennung wird Wasserdampf als Wärmeträger zum CO₂-Austrag erzeugt, um das umlaufende Waschmittel kontinuierlich zu regenerieren. Das abgetrennte CO₂ fällt dabei im Gemisch mit Wasserdampf an. Zur Begrenzung der Wasserverluste werden bei diesen Technologien Kreislaufprozesse zur Rückführung des Wassers favorisiert. Dazu wird das „Off-Gas“ über Wärmetauscher gekühlt, was Energie zur Bereitstellung der Kühlleistung erfordert. Die dabei erhaltene, niedergradige Wärme kann nur bedingt in weiteren Prozessschritten verwertet werden und geht dem Prozess verloren.

Ein neues Verfahren erlaubt die Trennung von CO₂/H₂O-Mischungen aus Gasströmen mithilfe neuartiger Membranen auf einem erhöhten Temperaturniveau. Anstelle einer nur teilweise möglichen Abtrennung durch Abkühlung und Kondensation wird der Wasseranteil durch eine spezielle Membran bei Temperaturen über 100 °C nahezu isotherm abgetrennt. Dadurch wird es möglich, den Wasserdampf aus dem feuchten CO₂ weitestgehend ohne Wärmeverlust zu separieren und die thermische Effizienz des Prozesses deutlich zu steigern.

Erwartet wird eine signifikante Absenkung des spezifischen Wärmeverbrauchs verbunden mit einer Verbesserung der stofflichen Qualität der CO₂-Gasströme durch weitreichendere Trocknung.

Heißen Wasserdampf ohne nennenswerte Wärmeverluste selektiv wiedergewinnen zu können eröffnet darüber hinaus branchenübergreifende Perspektiven für eine bessere Wärmeintegration innerhalb von Produktionsprozessen, bei denen Prozessdampf eingesetzt wird.

Abb. 1: Reaktor zur Aufnahme der Membranen

Abb. 2: Versuchsanordnung mit Reaktor

Projektpartner:
Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA), Duisburg
Leibniz-Instituts für Katalyse (LIKAT e.V., Rostock),
HS Apparatetechnik GmbH (Lutherstadt-Wittenberg)
Innovations- und Bildungszentrums Hohen Luckow (IBZ e.V., Hohen Luckow bei Rostock)

Die Fördermaßnahme „CO₂Plus – stoffliche Nutzung von CO₂ zur Verbreiterung der Rohstoffbasis“ wurde gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).