Drei Fragen an Dr. Stefan Haep und Andrew Berry zu Stand und Perspektiven von Direct Air Capture
Zum Schutz des Klimas kommen der Filtrationsbranche zwei Aufgaben zu: Zum einen muss sie Produkte und Verfahren entwickeln, mit denen der CO2-Fußabdruck von Filtersystemen und Filtrationsprozessen, z.B. in raumlufttechnischen Anlagen, drastisch gesenkt werden kann. Zum anderen kann sie durch neue beziehungsweise verbesserte Komponenten und Verfahren zur CO2-Abscheidung dazu beitragen, dass CO2-Emissionen nicht nur verhindert, sondern darüber hinaus sogar sogenannte Negativ-Emissionen bewirkt werden.
Direct Air Capture bezeichnet Technologien zur CO2-Entnahme aus der Umgebungsluft, die – wenn sie mit erneuerbaren Energien sehr effizient betrieben werden – Netto-Negativemissionen erzeugen. Auf dem diesjährigen FiltrationsTag erläutert Dr. Stefan Haep, Geschäftsführer des IUTA und Leiter der Abteilungen Luftreinhaltung & Gasreinigung und Gasprozesstechnik & Energieverfahrenstechnik den aktuellen Stand der Technologieentwicklung und welche Herausforderungen noch zu meistern sind. An den von ihm vorgestellten Forschungsarbeiten ist der Wissenschaftler Andrew Berry maßgeblich beteiligt.
Herr Dr. Haep, Herr Berry, warum brauchen wir Verfahren für Direct Air Capture?
Stefan Haep: Der Sommer 2026 war nach der Bilanz des Deutschen Wetterdienstes der zweitwärmste seit Beginn der Wetteraufzeichnungen, nur der Jahrhundertsommer 2003 lag knapp darüber. Etwa 22 heiße Tage mit mindestens 30 Grad wurden ebenso gemessen wie ein neuer Rekordwert von 41,8 Grad in Sachsen-Anhalt. [1] Für die Hitzewelle Ende Juni dieses Jahres kommt eine Attributionsstudie des DWD zu dem Schluss, dass ein solches Ereignis ohne den Klimawandel statistisch nicht möglich gewesen wäre. [2] Das im Pariser Abkommen vereinbarte 1,5-Grad-Ziel wäre damit kaum noch einzuhalten. [3]
Die Konsequenz daraus sollte nicht sein, dass CO2-Vermeidung an Bedeutung verliert. Dies bleibt weiterhin der wirksamste und bei Weitem günstigste Hebel. Aber selbst wenn alle bekannten Einsparpotenziale ausgeschöpft werden, bleiben Restemissionen übrig, die sich technisch nicht vermeiden lassen. Dazu gehören Emissionen aus Punktquellen, wie aus der Zement- und Kalkherstellung oder aus der thermischen Abfallbehandlung, die eben an diesen Quellen abgeschieden werden können, und diffuse Emissionen, wie beispielsweise aus der Landwirtschaft oder aus Kläranlagen, deren Eintritt in die Atmosphäre kaum zu verhindern ist.
Andrew Berry: Wenn das Ziel Netto-Null erreicht werden soll, müssen auch diese Anteile an anderer Stelle wieder aus der Atmosphäre entfernt werden. Und wenn zusätzlich ein Teil der Emissionen der Vergangenheit zurückgeholt werden soll, führt an technischen Senken kein Weg vorbei. Direct Air Capture ist dafür eine Möglichkeit, darf aber nicht als Freibrief verstanden werden, weiter wie bisher zu emittieren.
Welches sind die größten Herausforderungen für ihre großtechnische Umsetzung?
Stefan Haep: Wir sehen drei Hürden. Die erste ist die Verdünnung. CO₂ liegt in der Luft bei gut 430 ppm vor [4], also bei rund 0,04 Prozent. Um eine einzige Tonne abzuscheiden, muss rechnerisch gut eine Million Kubikmeter Luft durch die Anlage geführt werden, und das bei vollständiger Abscheidung. Real ist es eher doppelt so viel. Entsprechend groß sind die Apparate, und entsprechend hoch der Energiebedarf. Die Internationale Energieagentur gibt für feststoffbasierte Verfahren, also die Bauart, die zurzeit die DAC-Szene dominiert, 7,2 bis 9,5 Gigajoule je Tonne CO₂ an. Das sind 2.000 bis 2.600 Kilowattstunden, wovon 75 bis 80 Prozent als Wärme anfallen. [5] Das schlägt auf den Preis durch. Für die isländische Anlage Orca wurden 2024 Kosten von 1.000 bis 1.300 Dollar je Tonne genannt. [6] Die ETH Zürich hat 2024 in Joule vorgerechnet, dass die Kosten bis 2050 auf 280 bis 580 Dollar sinken dürften, also deutlich weniger stark als die oft zitierten 100 bis 300 Dollar. [7] Ein Zertifikat im europäischen Emissionshandel kostete in den EEX-Auktionen im September 2026 im Mittel rund 85 Euro. [8]
Andrew Berry: Die zweite Herausforderung sehen wir in unseren eigenen Untersuchungen sehr deutlich, nämlich die Wärmeführung bei der Regeneration. Eine Schüttung aus Aminharzen, wie sie bei der DAC-Technologie oftmals verwendet werden, leitet Wärme sehr schlecht. Wir haben in unserem Technikum ein beladenes Festbett 24 Stunden lang über die Mantelheizung auf 100 Grad gebracht und dabei nur knapp zehn Prozent des gebundenen CO₂ wieder freigesetzt. Gleichzeitig ist das Temperaturfenster eng, denn oberhalb von etwa 120 Grad bilden sich in trockener CO₂-Atmosphäre Harnstoffbrücken zwischen benachbarten Amingruppen und das Material verliert dauerhaft Kapazität.
Die dritte Herausforderung wird in den Kostenmodellen bislang unterschätzt, und zwar die Standzeit. Aminfunktionalisierte Sorbentien werden von Spurenstoffen in der Luft sowie auch dem enthaltenen Sauerstoff angegriffen. Wenn das Material nach wenigen Monaten getauscht werden muss, dominiert der Materialersatz die Betriebskosten unabhängig vom Energiepreis. Eine Verdopplung der Standzeit wirkt dann stärker als jede weitere Optimierung der Regenerationszeiten.
Worauf konzentriert sich die Forschung am IUTA bei diesem Thema?
Andrew Berry: Wir setzen genau an diesem Wärmeproblem an. In unserem Ende 2025 abgeschlossenen IGF-Vorhaben zur Desorptionsoptimierung haben wir an einer eigens umgebauten Technikumsanlage die gängigen Regenerationsverfahren systematisch verglichen, von der rein thermischen Desorption über vakuum- und dampfunterstützte Varianten bis zur Kombination mit Strippgas. Am besten schneidet die dampfunterstützte Temperatur-Vakuum-Wechseladsorption ab, mit nahezu vollständiger Regeneration bei kurzen Zykluszeiten [9].
Der zweite Hebel waren wärmeleitende Einbauten. Offenporige Kupferschäume in der Schüttung haben die Temperaturspitzen bei der Adsorption abgeflacht und den CO₂-Durchbruch deutlich verzögert, bei der Desorption sorgen sie für einen früheren und gleichmäßigeren Wärmeeintrag. Daraus ist die Idee für ein Folgevorhaben entstanden. Statt den Metallschaum als Fremdkörper in die Schüttung zu legen, machen wir ihn selbst zum Adsorbens und bringen kommerziell verfügbare Aminharze direkt auf die Schaumstruktur auf. In den Vorversuchen haben wir auf einem Aluminiumgeflecht bereits 36 Gewichtsprozent Sorbens stabil aufgebracht. Seit April 2026 läuft dazu das IGF-Vorhaben DAC-MetFoam, in dem wir Kupfer-, Aluminium- und Chrom-Nickel-Schäume mit Lewatit, Purolite und PEI beschichten und die Strukturen hinsichtlich Kapazität, Kinetik und Druckverlust charakterisieren. [10]
Stefan Haep: Und damit sind wir wieder beim Thema meines Vortrags. Direct Air Capture braucht das, was die Filtrationstechnik seit Jahrzehnten hat, nämlich ein austauschbares Element mit bekanntem Druckverlust, bekannter Leistung und belegter Standzeit. Solange jeder Anlagenbauer seine Adsorberstruktur selbst entwickeln muss, bleibt jede Anlage ein Einzelstück ohne Skaleneffekte. Deshalb verbinden wir die Materialentwicklung von Anfang an mit unserer Prüftechnik, also Durchbruchsmessung, Dampfdesorption und der Aerosol- und Filtrationsmesstechnik, die hier im Haus ohnehin vorhanden ist.
Das Interview führte Hildegard Lyko.
Das Beitragsbild wurde mit KI erstellt.
Quellen:
[1] Deutscher Wetterdienst: Deutschlandwetter im Sommer 2026. Pressemitteilung vom 31.08.2026. https://www.dwd.de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2026/20260831_deutschlandwetter_sommer_news.html
[2] Deutscher Wetterdienst: Attributionsstudie zum Hitzeereignis in Deutschland im Juni 2026. https://www.dwd.de/DE/klimaumwelt/aktuelle_meldungen/260722/attribution_hitzeereignis_deutschland_juni_2026.html
[3] ZDFheute: Hitzesommer 2026 war zweitwärmster seit Aufzeichnungsbeginn. https://www.zdfheute.de/panorama/hitze-sommer-2026-bilanz-hitzewelle-klimawandel-100.html
[4] National Oceanic and Atmospheric Administration, Global Monitoring Laboratory: Trends in Atmospheric Carbon Dioxide, Mauna Loa. https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/
[5] International Energy Agency: Direct Air Capture – A key technology for net zero. IEA, Paris 2022, revidierte Fassung Oktober 2024, S. 23.
[6] ETH Zürich: CO2 aus der Luft filtern bleibt teurer als erhofft. Medienmitteilung vom 04.03.2024. https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2024/03/co2-aus-der-luft-filtern-bleibt-teurer-als-erhofft.html
[7] Sievert, K.; Schmidt, T.; Steffen, B.: Considering technology characteristics to project future costs of direct air capture. Joule, 01.03.2024. doi:10.1016/j.joule.2024.02.005. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435124000606
[8] European Energy Exchange AG (EEX): EU ETS1 Auctions, Auktionsergebnisse. https://www.eex.com/en/market-data/market-data-hub/environmentals/eex-eua-primary-auction-spot-download (Abruf: 22.09.2026)
[9] Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA): Schlussbericht zum IGF-Vorhaben 01IF22826N „Desorptionsoptimierung“. Duisburg 2026.
[10] Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V. (IUTA): DAC-MetFoam – Metallschäume machen Direct Air Capture energieeffizienter. https://www.iuta.de/aktuelles/dac-metfoam_direct-air-capture/