90 Prozent: Neues Abscheideverfahren entfernt Kohlendioxid aus Abgasen

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Versuchsanlage und Controll Center (Foto: © TU Wien | Julius Pirklbauer)

Wien — Kohlendioxid ist ein nützlicher Rohstoff für die Industrie; es eigens dafür aus fossilen Quellen zu produzieren, ist aus Klimaschutzgründen problematisch. Viel sinnvoller wären Filtrierung, Konzentrierung und Nutzbarmachung von CO2 aus den Abgasen industrieller Prozesse. Wissenschaftler haben damit begonnen, eine neuartige, energieeffiziente und kostengünstige Kohlendioxid-Abscheidetechnik zu entwickeln. Erste Abscheidetests verliefen bereits sehr erfolgreich. 

Im vom Klima- und Energiefonds geförderten Leitprojekt „ViennaGreenCO2“ an der Technischen Universität Wien wird in Zusammenarbeit mit der Universität für Bodenkultur, Shell und anderen Partnern die Abscheidetechnologie weiterentwickelt; am Kraftwerksstandort-Simmering von Wien Energie soll dann die Praxistauglichkeit des neuen Konzepts demonstriert werden.

Wirbelschicht statt Flüssigkeit

„Wenn man Kohlendioxid möglichst selektiv aus Abgasen entfernen möchte, verwendet man normalerweise wässrige Aminlösungen als Waschmittel“, sagt Gerhard Schöny vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien. Die Aminwäsche hat allerdings entscheidende Nachteile. Um aus den verwendeten Lösungsmitteln das CO2 am Ende wieder zu entfernen, wird viel Energie benötigt. Außerdem sind hohe Absorber-Türme erforderlich, damit das Rauchgas ausreichend lange Zeit hat, mit der Aminlösung in Kontakt zu kommen und die gewünschte CO2-Menge abzugeben. An der TU Wien wird nun ein gänzlich anderes Verfahren der CO2-Abscheidung entwickelt.

„Auch wir arbeiten mit Aminen“, erklärt Schöny. „Allerdings nicht in flüssiger Form.“ An der TU Wien kommt ein Wirbelschichtverfahren zum Einsatz, in dem feste Partikel mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht werden. An der Oberfläche der hochporösen Partikel werden die Amine aufgebracht, die bei der CO2-Abscheidung die entscheidende Rolle spielen. Schöny geht davon aus, dass die bekannten Nachteile bisheriger Abscheideverfahren mit wässrigen Aminlösungen dadurch weitgehend behoben werden können. Die Verwendung von Wirbelschichtsystemen ermöglicht darüber hinaus eine gegenüber der Aminwäsche wesentlich kompaktere Bauweise des CO2-Abscheidesystems.

Mehrstufige Wirbelschichtkolonne

Der Prozess wurde im Lauf der vergangenen Jahre an der TU Wien in Kooperation mit Shell entwickelt. Entscheidend ist, dass sich das Rauchgas und der Strom aus Amin-funktionalisierten Partikeln in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Das Rauchgas strömt von unten nach oben und gibt dabei immer mehr CO2 ab; die Partikel strömen von oben herab und nehmen auf ihrer Reise durch die mehrstufige Wirbelschichtkolonne immer mehr CO2 auf. Danach werden die Partikel in eine zweite Wirbelschichtkolonne umgeleitet. Dort werden sie aufgeheizt, geben dabei das CO2 wieder ab und können danach für die CO2-Abscheidung wiederverwendet werden.

Eine erste Versuchsanlage wurde bereits an der TU Wien gebaut; nun soll das Konzept auf vorindustriellen Maßstab aufskaliert werden. „Unsere Versuchsanlage kann pro Tag etwa fünfzig Kilo CO2 abscheiden; nun wollen wir eine Pilotanlage bauen, mit der man auf fünf Tonnen pro Tag kommt“, plant Schöny.

Kohlenstoffneutrale Technik

Der Versuchsreaktor hat bereits bewiesen, dass das Prinzip funktioniert: Mehr als 90 Prozent des Kohlendioxids konnte damit abgeschieden werden. Eines Tages könnten solche CO2-Abscheidereaktoren mit Biomasseverbrennungsanlagen kombiniert werden. Dadurch könnte auf kohlenstoffneutrale Weise die Produktion von elektrischem Strom und CO2 für die Industrie produzieren. Gemeinsam mit den Projektpartnern will die TU Wien in den nächsten Jahren die letzten technischen Details klären.

Im Rahmen des Forschungsprojekts „ViennaGreenCO2“ soll eine Pilot-Anlage in Wien Simmering errichtet werden und 2018 in Betrieb gehen. Ein Teil des dort abgeschiedenen Kohlendioxids wird dann weiter aufbereitet und versuchsweise in einem Testgewächshaus der LGV Frischgemüse als Düngemittel zum Einsatz kommen.

Quelle: Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften, Technische Universität Wien