CO₂-Wäscher & Kohlendioxidabscheidung

Unabhängig von den Standpunkten zur globalen Erwärmung und zum Klimawandel sind sich alle einig, dass die Gesundheit der Menschheit und der Natur durch weniger Kohlendioxid (CO₂) in der Atmosphäre verbessert wird. Das Bestreben nach erneuerbaren Brennstoffen und Energiequellen spiegelt diese Realität wider; Forschung und Entwicklung laufen kontinuierlich, wobei viele Alternativen zu fossilen Brennstoffen auf den Markt kommen und vielversprechend sind. Gleichzeitig macht die Technologie große Fortschritte, um die Verbrennung von Öl, Kohle und Erdgas weniger schädlich für die Umwelt zu gestalten. Wissenschaftler haben Wege gefunden, das CO₂ – oder einen Großteil davon – abzutrennen und abzuscheiden, bevor es in die Luft freigesetzt wird.

Was macht Luft sauber?

Luft besteht größtenteils aus Gas oder genauer gesagt aus einer Reihe von Gasen. Der größte Anteil dessen, was wir atmen, ist Stickstoff — satte 78 Prozent. Danach macht Sauerstoff 21 Prozent der Luft aus. Das restliche eine Prozent besteht aus einer Mischung anderer gasförmiger Elemente und Verbindungen, darunter CO₂, Wasserstoff und Neon. Neben Gasen gibt es winzige Partikel — bekannt als Aerosole — die die Atmosphäre durchdringen. Diese können natürlichen Ursprungs sein, wie z.B. Pollen, oder von menschlichen Schöpfungen stammen, z.B. Autoabgase.

Warum ist CO₂ so gefährlich?

Es scheint, dass die bescheidene Präsenz von CO₂ (0,04 Prozent) kaum eine Gefahr darstellt. Doch Zahlen können täuschen. Im Fall von Kohlendioxid macht die dem gasförmigen Element innewohnende Kraft, die Erdwärme einzufangen und daran zu hindern, in den Weltraum aufzusteigen, es selbst in begrenzter Präsenz zu einer besonders gefährlichen Substanz. Sicherlich ist CO₂ ein wichtiger atmosphärischer Bestandteil für die pflanzliche Photosynthese. Darüber hinaus sorgt das Halten der optimalen Wärmemenge dafür, dass Winter nicht global tödlich sind. Dennoch gilt: Je stärker CO₂ konzentriert ist, desto größer ist seine Fähigkeit, das Aufsteigen von Wärme über die Atmosphäre hinaus zu verhindern. Dies erklärt, warum die Kohlendioxidabscheidung für die Aufrechterhaltung des ökologischen Gleichgewichts unerlässlich ist. Die unmittelbare Herausforderung für die Menschheit ist die Verhinderung der Anreicherung dieser Verbindung in der Troposphäre.

Wie reduzieren Produktionsanlagen CO₂-Emissionen?

Viele kennen die Gefahren eines Überschusses an Kohlendioxidemissionen. Doch sie sind frustriert über das Tempo der Forschung und Entwicklung alternativer Energien, insbesondere hinsichtlich der Kosteneffizienz. Derzeit liefern fossile Brennstoffe das meiste für das Geld. In der Zwischenzeit setzen wir auf Technologien, die dieses Gas abfangen, bevor es mit der Luft, die wir atmen, in Kontakt kommt. Mit dem Aufkommen von CO₂-Wäschern wird ein Großteil dieses „Treibhausgases“ abgeschieden, bevor es jemals die Grenzen des Kraftwerks verlassen kann. CO₂-Wäscher dienen als CO₂-Abscheidesystem in einer Kraftwerksanlage oder in anderen industriellen Umgebungen. In einem Verfahren, das als Post-Combustion Carbon Capture bekannt ist, werden die freigesetzten gasförmigen Elemente gesammelt und gekühlt. Ein Lösungsmittel – entweder wässriges Ammoniak oder Monoethanolamin (MEA) – wird der Gasmischung zugeführt, absorbiert das CO₂ und bildet eine neue Verbindung. Dabei entsteht ein Feststoff, der sich von den anderen Gasen trennt, die dann freigesetzt werden. Der Feststoff wird erneut erhitzt, wobei das CO₂ zur Speicherung freigesetzt wird. Die Lösungsmittel werden häufig recycelt, um später wiederverwendet zu werden. Es wird geschätzt, dass 80 bis 90 Prozent des CO₂ von einem industriellen Kohlendioxidwäscher abgeschieden werden.

Weitere Methoden zur Reduzierung von atmosphärischem CO₂

Ein Kohlendioxidwäscher muss nicht unbedingt Lösungsmittel verwenden. Die CO₂-Abscheidung mittels Druckwechseladsorption (PSA) beinhaltet die Verwendung von Hochdruck und festen Oberflächen. Unter intensivem Kammerdruck werden verschiedene Gase an unterschiedliche Oberflächen gezogen, wodurch eine Kohlendioxidabscheidung bewirkt wird. Eine andere Methode für Kohlendioxidwäscher beinhaltet eine speziell behandelte CO₂-Abscheidemembran, die das CO₂ filtert, während andere Komponenten passieren können. Interessanterweise läuft die Forschung bezüglich einer Kohlendioxidabscheidemaschine, die als CO₂-Luftwäscher fungieren kann, d.h. das Gas aus der offenen Atmosphäre entfernt. Es gibt bereits einen Prototyp für CO₂-Waschanlagen, die auf das Gas wirken können, das von kleineren Verursachern, z.B. Autos, Haushalten und Farmen, emittiert wird. Ein CO₂-Wäscher für Biogas — aus organischem Material — ist bereits in Betrieb.