Effiziente Sauerstoff-Abtrennung
Neuartige Gastrennmembranen sollen dazu beitragen, den Effizienzverlust von Verfahren zur CO2-Abscheidung deutlich zu senken. Das ist das Ziel des EU-Projekts GREEN-CC (Graded Membranes for Energy Efficient New Generation Carbon Capture Process), das vom Forschungszentrum Jülich koordiniert wird. Zur Reduzierung der ausgestoßenen Treibhausgase werden international verschiedene Ansätze verfolgt, mit denen sich CO2 großtechnisch abtrennen lässt, etwa aus Kraftwerksabgasen oder in der Zementindustrie. Anschließend kann es dann mithilfe erneuerbarer Energien in verwertbare, kohlenstoffbasierte Produkte wie Kraftstoffe oder Polymere umgewandelt oder auch unterirdisch gespeichert werden.
Aufnahme eines Raster-Elektronen-Mikroskops: oberer Querschnitt einer mikroporösen Membran, wie sie im EU-Projekt GREEN-CC für die effizientere Sauerstoff-Abtrennung weiterentwickelt werden soll.
Forschungszentrum Jülich
Eine mögliche Methode zur CO2-Abscheidung in einem Kraftwerk ist das sogenannte Oxyfuel-Verfahren. Dabei werden Stoffe wie Kohle, Gas oder auch Biomasse mit reinem Sauerstoff verbrannt, wodurch im Idealfall ausschließlich CO2 und Wasser als Abgase entstehen. Die Bereitstellung von Sauerstoff mit herkömmlichen Verfahren verbraucht allerdings viel Energie, da der Sauerstoff aus der Umgebungsluft bei sehr tiefen Temperaturen durch Verflüssigung abgetrennt werden muss. Dies verringert den sogenannten elektrischen Wirkungsgrad einer Anlage um etwa 8 bis 10 Prozent, was im Endeffekt einen 30 bis 50 Prozent höheren Brennstoffverbrauch nach sich zieht.
Der Einsatz von Gastrennmembranen könnte diesen Mehrverbrauch um bis zu 60 Prozent senken. Erste zu diesem Zweck entwickelte keramische Membranen verhielten sich bei Kontakt mit CO2 im Abgas noch chemisch instabil. Mittlerweile ist es aber gelungen, CO2-stabile Membranmaterialien zu identifizieren. Ziel des aktuellen Projekts ist es nun, daraus neue Membranstrukturen und Membrankomponenten zu entwickeln, die dann zu einem nachweisbar funktionierenden Modul zusammengefügt werden sollen.
Die EU fördert das Projekt mit 5,4 Millionen Euro. Insgesamt sind 15 Forschungs- und Industriepartner aus 8 Ländern an GREEN-CC beteiligt, offizieller Starttermin ist der 1. September 2013.
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