Abtrennung von CO2 aus Abgasen durch Absorptionsverfahren

Zur Verlangsamung der globalen Erwärmung kommt der Reduzierung der Treibhausgasemissionen, allen voran dem Ausstoß an Kohlendioxid (CO2), eine außerordentliche Bedeutung zu. Bereits in der Vergangenheit wurden verschiedene Technologien zur Abtrennung von CO2 aus dem Rauchgas von Verbrennungsprozessen erforscht und getestet. Technisch bedeutsam für die Abtrennung von CO2 aus kleineren bis mittleren Volumenströmen sind Adsorptionsverfahren, wohingegen für größere Volumenströme bevorzugt Absorptionsverfahren zum Einsatz kommen.

Bereits seit 1999 leistet das Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) seinen Beitrag zur Weiterentwicklung von Verfahren zur CO2-Abtrennung. Dazu stehen eine der größten Technikums-Absorptionsanlagen sowie kleinere, teils mobile Anlagen zur Verfügung.

Aktuelle Arbeiten, die mit der Technikumsanlage im Rahmen von Industriekooperationen durchgeführt werden, betreffen die Erprobung von neuen Waschmittelformulierungen auf Aminbasis mit dem Ziel der Energieeinsparung bei der Regenerierung der Waschlösung.

In mehreren öffentlich geförderten Forschungsvorhaben wurden diverse Aminlösungen, aber auch anorganische Absorptionslösungen, wie z. B. Kaliumkarbonat-Lösungen, auf ihre Eignung zur CO2-Absorption untersucht und dabei jeweils auch die aufzuwendende Energie zur Desorption des CO2 ermittelt.

In einem derzeit laufenden Forschungsvorhaben wird gänzlich auf die anschließende Desorption von CO2 aus der Waschlösung verzichtet. Das Verfahren der Kalksteinmehl-CO2-Wäsche verfolgt einen anderen, ganzheitlichen Ansatz. CO2 wird dabei in wasserlösliches Hydrogencarbonat (auch als Carbonathärte oder Alkalität bezeichnet) überführt, indem CO2-haltige Abgase einer Nassabscheidung mittels Kalksteinmehlsuspension unterzogen werden. Anstelle von Calciumsulfat wie bei der bekannten Rauchgasentschwefelung bildet sich dabei analog zur natürlichen Verwitterung des Kalksteins Calciumhydrogencarbonat. Dieses ist natürlicher Bestandteil limnischer und mariner Gewässersysteme, bindet CO2 in wässriger Lösung in einem stabilen Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht ein und kann somit in die aquatische Umwelt abgegeben werden. Im Gegensatz zu den CCS-Verfahren entfällt dadurch sowohl die Verwendung umweltschädlicher Stoffe als auch die problematische Endlagerung des abgetrennten CO2.

Abbildung 1: Gesamtkonzept des Kalksteinmehl-CO2-Waschverfahrens

Abbildung 2: Fünfstufige Absorptionsanlage des Kalksteinmehl-CO2-Waschverfahrens

Derzeit wird das Verfahren einem Praxistest am Uniper-Kraftwerk in Wilhelmshaven unterzogen. Dort wird die Anlage direkt mit Meerwasser versorgt.
Dieses Vorhaben wird von den Partnern Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA), Duisburg, der Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e.V., Köln und dem IBCM, Oldenburg im Rahmen der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) bearbeitet. Dem IBCM obliegt die ökologische Bewertung bei der fiktiven Einleitung der calziumhydrogencarbonathaltigen Lösung in den Jadebusen.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. A. Berry
berry@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 175

Dipl.-Ing. R. Goldschmidt
goldschmidt@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 155

Dr.-Ing. E. Erich
erich@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 268

Aktuelle Projekte

IGF-Forschungsprojekt 19695 N:
Rückführung von anthropogenem CO2 in den natürlichen Kohlenstoffkreislauf mittels eines Nasswaschverfahrens auf Kalksteinbasis

Veröffentlichungen

Haas, S., Weber, N., Berry, A., Erich, E.: Limestone powder CO2 scrubber – artificial limestone weathering for reduction of flue gas CO2 emissions, ZKG 1-2, 2014, pp 64-71

Haas, S., Weber, N., Berry, A., Erich, E.: Limestone powder carbon dioxide scrubber as the technology for Carbon Capture and Usage, Cement International 3/2014, Vol. 12, pp 34-45

Berry, A., Erich, E., Bathen, D., Haas, S., Weber, N., Schmidt, S.-O.: Rückführung von anthropogenem CO2 in den natürlichen Kohlenstoffkreislauf mittels Kalkprodukten, VGB PowerTech, 10, 2013, 87-93

Haas, S., Berry, A., Erich, E., Weber, N.: Rückführung von anthropogenem CO2 in den natürlichen Kohlenstoffkreislauf mittels Kalkprodukten, Research Reports by the German Lime and Mortar Research Foundation (2013), No. 1, 122p