Links: Lewatit als Granulat (o.) und gemahlen (u.), rechts: beschichteter CrNi-Schaum
Projekt DAC-MetFoam ist gestartet
Das Beste aus zwei Werkstoffwelten für effizientere DAC-Prozesse
Seit April 2026 arbeiten IUTA-Forschende an der Entwicklung eines Verfahrens für das Direct Air Capture (DAC), das energieeffizienter und damit wirtschaftlicher ist als bisher verfügbare Technologien. Sie beschichten offenporige Metallschäume mit CO₂ adsorbierenden Materialien und machen damit die Regeneration der Adsorbenzien schneller und energieeffizienter.
WARUM IST DIRECT AIR CAPTURE NOTWENIG?
2024 war das wärmste Jahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen, und die globale Durchschnittstemperatur lag erstmals mehr als 1,5 Grad über dem vorindustriellen Niveau. Die im Pariser Klimaabkommen vereinbarten Ziele sind damit ernsthaft in Gefahr. Neben der raschen Senkung von Emissionen setzen Fachleute deshalb zunehmend auf Technologien, die der Atmosphäre Kohlendioxid wieder entziehen.
Eine dieser so genannten Negativemissionstechnologien ist Direct Air Capture: Anlagen filtern CO₂ direkt aus der Umgebungsluft, damit es anschließend dauerhaft gespeichert oder stofflich genutzt werden kann. Der große Vorteil ist, dass DAC auch verteilte und bereits in der Vergangenheit ausgestoßene Emissionen erfassen kann.
Der Nachteil bisher: DAC ist heute noch teuer und energieintensiv. Genau hier setzt das Vorhaben DACMetFoam an, das im Rahmen der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert wird.
HOHE ADSORPTIONSLEISTUNG MIT GUTER WÄRMELEITUNG KOMBINIEREN
Für die CO₂-Bindung haben sich aminfunktionalisierte Adsorbenzien bewährt – allen voran feste Ionenaustauscherharze wie Lewatit® VP OC 1065 (Lanxess AG) und Purolite® A110 sowie das aminhaltige Polymer Polyethylenimin (PEI). Alle Materialien nehmen CO2 aus der Luft hochselektiv auf.
Die auf Polymeren basierenden Adsorbenzien haben jedoch eine gemeinsame Schwäche: sie sind schlechte Wärmeleiter. Für ihre Regeneration muss das Material aber erwärmt werden, damit es das gebundene CO₂ wieder abgibt. Dieser Aufheiz- und Abkühlschritt verschlingt den Großteil der Energie eines DAC-Prozesses.
Metalle verfügen dagegen über eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit. Diese macht sich das IUTA-Team zunutze, indem es filigrane, schwammartige Metallstrukturen aus Kupfer, Nickel oder Aluminium mit den CO₂-Adsorbenzien beschichtet.
Auf diese Weise entstehen hybride Sorbenssysteme, die eine hohe CO₂-Aufnahmekapazität mit einer schnellen Wärmeverteilung kombinieren. Dadurch verkürzen sich die Zyklen aus Beladung und Regeneration deutlich und der Energiebedarf je abgeschiedener Tonne CO₂ sinkt.
Außerdem lassen sich die Metallschäume direkt elektrisch beheizen – ideal für den Einsatz mit schwankendem Ökostrom aus Wind oder Sonne.
Vorversuche zeigen: Die Beschichtung funktioniert
Bereits vor dem Projektstart hat das IUTA in eigenen Vorversuchen verschiedene Techniken zur Beschichtung von Substraten aus Kupfer, Nickel und Aluminium mit dem industriell verfügbaren Adsorbens Lewatit® VP OC 1065 getestet.
Die ersten Ergebnisse waren vielversprechend. Es gelang, verschiedene poröse Metallstrukturen mit dem Adsorbermaterial zu beschichten, wobei dieses entweder als Originalpartikel oder fein gemahlen, auf trockenem wie auf nassem Wege auf das Metall aufgebracht wurde (s. Bild).
Sechs mit Lewatit VP OC 1065 beschichtete, offenporige Metallsubstrate. © IUTA e.V.
Die nächsten Schritte
Die Vorversuche zeigten, dass die Beladungskapazität, die Gleichmäßigkeit der Beladung, aber auch die Luftdurchlässigkeit der beschichteten Metallsubstrate von der Partikelgröße, der Porenstruktur der metallischen Träger und dem Haftmittel abhängen. Diese Abhängigkeiten werden nun systematisch für mehrere Adsorbenzien (Lewatit® VP OC 1065, Purolite® A110 und PEI) untersucht, um am Ende Hybridsysteme mit optimalen Eigenschaften für das Direct Air Capture -Verfahren zur Verfügung zu haben.
WIE PROFITIEREN KMU VON DAC-METFOAM?
Als Vorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) zielt DAC-MetFoam ausdrücklich auf die Wettbewerbsfähigkeit kleiner und mittlerer Unternehmen. Es verbindet Kompetenzfelder, in denen der deutsche Mittelstand traditionell stark ist: Werkstofftechnik, Oberflächenbeschichtung, Komponentenfertigung und prozesstechnische Integration. Hersteller von Metallschäumen können neue Absatzmärkte erschließen und Beschichtungsbetriebe ein wachsendes Anwendungsfeld besetzen. Weil viele Prozessschritte auf vorhandene Anlagen übertragbar sind, bleibt die Schwelle für den Markteintritt niedrig.
Der modulare Aufbau der angestrebten Adsorber erlaubt zudem eine flexible Skalierung – von dezentralen DAC-Pilotanlagen im Containerformat bis hin zu industriellen Abscheideanlagen. Damit leistet das IUTA mit DAC-MetFoam einen Beitrag sowohl zu den nationalen und internationalen Klimazielen als auch zur Innovationskraft des Mittelstands im Zukunftsfeld der CO₂-Abscheidung und -verwertung.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Andrew Berry
berry@iuta.de