Lausitzer Expert*innen konzipieren CO₂-Abscheidung aus der Luft

Fraunhofer IEG und PtX Lab Lausitz entwickeln DAC-Prozess zur CO2-Abscheidung unter Verwendung von Zeolithen.

Um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens zu erreichen, reicht der reine Verzicht auf fossile Energieträger nicht aus. Es bedarf Negativ-Emissionen, also der physikalischen Entnahme von Treibhausgasen wie Kohlendioxid (CO₂) aus der Atmosphäre. Mit solchen Lösungen lässt sich einerseits die Kohlenstoffbedarfslücke bei der Herstellung nachhaltiger Kraft- und Grundstoffe füllen, andererseits kann das Kohlendioxid längerfristig gespeichert werden. Sogenannte Direct-Air-Capture-Verfahren (DAC), bei denen der Kohlenstoff in Form von CO₂ aus der Luft entnommen wird, sind hierfür maßgeblich. Sie spielen zur Deckung des zukünftigen Bedarfs synthetischer Kraftstoffe auf Basis von grünem Wasserstoff (Power-to-Liquid, kurz PtL), zum Beispiel für die Luftfahrt, eine zentrale Rolle.

Mit welchem Verfahren CO₂ aus der Umgebungsluft gewonnen werden kann, haben Forschende der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG und Expert*innen des PtX Lab Lausitz im Rahmen einer 13-monatigen Studie untersucht. Verwendung bei dem neuartigen Prozess fand dabei Zeolith als Adsorptionsmaterial. Eine weitere Randbedingung war die Verwendung von elektrisch angetriebenen Wärmepumpen zur Bereitstellung der notwendigen thermischen Energie, die für alle DAC-Prozesse eine wichtige Rolle spielt. Ziel war es, einen skalierbaren, großtechnischen DAC-Prozess auf Basis etablierter Technologien mit hohem Technology Readiness Level (TRL) sowie Verfahrensabläufe zu entwickeln.

Großtechnische Prozesse auf Basis bekannter Technologien

Den Forschenden ist es gelungen, einen Prozess zur CO₂-Abscheidung auf Basis bekannter Technologien zu entwickeln, der auch zu den Gegebenheiten der Lausitz passt und sich mittels sogenanntem numbering-up (Hinzufügen gleichartiger Module) auf beliebige Größen skalieren lässt. Das Team hat dabei neben der Wirtschaftlichkeit, insbesondere auch notwendige Ressourcen in den Untersuchungen berücksichtigt. Kann das anfallende Wasser weitergenutzt werden? Wird ein CO₂-Speicher zur Kopplung mit weiterführenden Prozessen benötigt? Wie groß sind der Energiebedarf sowie die Druckverluste und wie ließen sie sich vermindern? Diesen und ähnlichen Fragen sind die Expert*innen auf der Suche nach Antworten nachgegangen. Die Studienergebnisse stellen eine wichtige Grundlage dar, um zukünftig auch in der Lausitzer PtL-Demonstrationsanlage nachhaltiges CO₂ bereitzustellen.

„Für eine treibhausgasneutrale Energieversorgung müssen in den kommenden Jahren nachhaltige, geschlossene Kohlenstoffkreisläufe aufgebaut werden. Mögliche Quellen für nachhaltigen Kohlenstoff sind Biomasse oder CO₂, das aus der Atmosphäre beziehungsweise aus Biomasse gewonnen wurde“, erklärt Prof. Mario Ragwitz, Institutsleiter des Fraunhofer IEG. Auch in der Lausitzer PtL-Demonstrationsanlage soll der benötigte Kohlenstoff idealerweise aus der Luft gewonnen werden. Dr. Harry Lehmann, Leiter des PtX Lab Lausitz, erläutert warum: „Wir wollen in der Lausitz eine Anlage für die Herstellung von synthetischem Kerosin aufbauen, die den höchsten realisierbaren Ansprüchen an ihre Nachhaltigkeit gerecht wird. Regionale Gegebenheiten des Standorts sind dabei enorm wichtig. Nicht nur die Infrastruktur, sondern die gesamte Wertschöpfungskette der relevanten Technologien und Branchen sowie deren Ressourceneffizienz spielt eine wichtige Rolle.“