AiF-FV-Nummer 24903
Funktionalisierte Metallschäume als thermisch optimierte Trägerstrukturen für Adsorptionsprozesse zur CO₂-Abscheidung aus Luft
Status & Laufzeit
Laufend: 01.04.2026 bis 31.03.2028
Forschungsstellen
Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e. V.
Bliersheimer Str. 58 - 60, 47229 Duisburg
http://www.iuta.de
Zusammenfassung
Die direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft (Direct Air Capture, DAC) gilt als unverzichtbare Schlüsseltechnologie zur Erreichung nationaler und internationaler Klimaziele. Besonders solid sorbent-based DAC-Systeme (S-DAC) bieten Vorteile wie hohe Modularität, niedrige Regenerationstemperaturen und gute Skalierbarkeit. Ein zentrales technisches Hindernis stellt jedoch die geringe Wärmeleitfähigkeit polymerbasierter Adsorbentien dar, die zu langen Zykluszeiten, erhöhtem Energiebedarf und hohen Betriebskosten führt. Das IGF-Projekt DAC-MetFoam adressiert diese Schwäche durch die Entwicklung neuartiger Adsorberstrukturen aus funktionalisierten, offenporigen Metallschäumen. Diese Hybridmaterialien kombinieren die hohe Wärmeleitfähigkeit, mechanische Stabilität und Durchströmungsfähigkeit metallischer Träger mit der CO₂-Selektivität aminfunktionalisierter Adsorbentien wie Lewatit® VP OC 1065, Purolite™ A110 oder Polyethylenimin (PEI). Ziel ist es, die Wärme- und Stoffübertragung in Adsorptions-Desorptionszyklen zu verbessern, Zykluszeiten zu verkürzen und die Energieeffizienz der DAC-Prozesse zu steigern. Geeignete Metallschäume werden ausgewählt, beschichtet und hinsichtlich Sorptionskinetik, Beladungskapazität und Langzeitstabilität untersucht. Ergänzend erfolgen Vergleichsmessungen mit konventionellen Schüttbetten zur Quantifizierung des Effizienzgewinns. Ein begleitendes Prozessmodell (1D-Festbettreaktor) identifiziert über DoE-Ansätze optimale Betriebsparameter. Eine techno-ökonomische Analyse (CAPEX/OPEX) bewertet Skalierbarkeit und industrielles Umsetzungspotenzial. Das Projekt zielt auf die Entwicklung modularer, wirtschaftlich tragfähiger DAC-Module. Besonders KMU - z. B. aus den Bereichen Oberflächentechnik, Adsorberfertigung, Lüftungstechnik, Metallverarbeitung oder CO₂-Nutzung - profitieren direkt durch neue Produktfelder, Technologielizenzen und Systemintegration in dezentrale Klimaschutzlösungen.
Förderhinweis
Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über den Projektträger AiF (bis 2023) bzw. DLR im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.