Aus Treibhausgas wird Rohstoff

KIT forscht an neuem Verfahren zur CO2-Reduktion

26.03.2020 Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht derzeit eine Versuchsanlage, um in einem neuen Verfahren klimaschädliches Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre zu entfernen. Die Anlage soll dabei noch hochreines Kohlenstoffpulver produzieren und damit anderen Technologien überlegen sein.

Die Versuchsanlage in dem Forschungsprojekt, das den Namen Necoc trägt, filtert zunächst mithilfe eines Adsorbers im sogenannten Direct-Air-Capture-Verfahren (DAC) COaus der Umgebungsluft. Anschließend wird es zusammen mit erneuerbarem Wasserstoff in einem mikrostrukturierten Reaktor in Methan und Wasser umgewandelt. Das erzeugte Methan dient als Kohlenstoffträger für den weiteren Prozess und gelangt in einen mit flüssigem Zinn befüllten Blasenreaktor. In den aufsteigenden Methanblasen kommt es zur Pyrolysereaktion, bei der Methan in seine Bestandteile zerfällt. Dies sind zum einen Wasserstoff, der direkt in die Methanisierung zurückgeführt wird, sowie fester Kohlenstoff in Form von mikrogranularem Pulver, dem „Carbon Black“. Dieser Industrieruß soll dann industriell als Rohstoff zum Einsatz kommen.

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In Karlsruhe entsteht gerade eine Versuchsanlage zur Reduktion von CO2 in der Atmosphäre. (Bild: KIT)

In Karlsruhe entsteht gerade eine Versuchsanlage zur Reduktion von CO2 in der Atmosphäre. (Bild: KIT)

Die beteiligten Forscherinnen und Forschern haben alle Prozessschritte bereits bis zum Labormaßstab entwickelt und untersucht. „Wir kennen die einzelnen Bausteine gut“, meint Necoc-Projektkoordinator Dr. Benjamin Dietrich (TVT). „Allerdings wurden sie noch nie im Verbund in einer integrierten Anlage realisiert, das ist eine Weltpremiere.“ Die geschickte Integration der Prozessbausteine und die richtige Prozessführung seien entscheidend für die Energieeffizienz des Verfahrens und die Qualität des Produkts Carbon Black.

Nachhaltiger als andere Konzepte

Um die Ziele des Pariser Klimaabkommens von 2015 zu erreichen, sind nach Meinung der Forscher neben den globalen Anstrengungen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen auch Lösungen erforderlich, um bereits emittiertes CO2 wieder aus der Atmosphäre zu entfernen. Der entscheidende Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber den bisher vorgeschlagenen Konzepten – etwa Carbon-Capture-and-Storage-Methoden (CCS), bei denen die Speicherung von CO2 in tiefen Gesteinsschichten vorgesehen ist – liege dabei vor allem in diesem Endprodukt: „Fester Kohlenstoff ist viel weniger komplex in der Handhabung als CO2 und sogar als Rohstoff nützlich.“, so Dietrich. Bislang wird Carbon Black hauptsächlich aus fossilem Erdöl hergestellt. Insofern sei das Verfahren gleich in mehrfacher Hinsicht ein technologischer Ansatz für eine nachhaltige Zukunft: Es kombiniert den direkten Beitrag zur Lösung des Klimaproblems mit einem Baustein einer „postfossilen“ Rohstoffversorgung.

Verschiedene Partner und Förderer

Die Versuchsanlage wird auf dem Gelände des KIT errichtet. Ziel ist es, den Betrieb über einen längeren Zeitraum zu demonstrieren. In zukünftigen Ausbaustufen soll dann sowohl die Leistungsfähigkeit pro Container gesteigert als auch der parallele Betrieb vieler Anlagen möglich werden. Forschungspartner des KIT in dem Projekt sind das Reaktoren-Startup Ineratec, eine Ausgründung aus dem KIT, sowie Climeworks, eine Ausgründung der ETH Zürich, die das Know-how für das DAC-Verfahren mitbringt. Außerdem fördert das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie das Forschungsprojekt über drei Jahre mit insgesamt 1,5 Mio. Euro. (jg)

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