Aus CO2 soll Hightech-Rohstoff werden

31.03.2020

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Die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre steigt immer weiter. Was kann damit getan werden? Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird derzeit im Rahmen des Forschungsprojekts NECOC eine neue Versuchsanlage gebaut, mit der das atmosphärische Kohlendioxid reduziert werden soll.

Die Anlage hat die Ausmaße eines Containers und soll aus dem in der Umgebungsluft enthaltenen CO2 das hochreine Kohlenstoffpulver „Carbon Black“ produzieren. Dieses Pulver kann industriell als Rohstoff genutzt werden.

Professor Thomas Wetzel vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) und Leiter des Karlsruher Flüssigmetalllabors KALLA am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) des KIT sagt dazu „Aus einem schädlichen Treibhausgas wird so ein Rohstoff für Hightech-Anwendungen. Carbon Black kann etwa in der Elektronik-, Druck-, oder Bauindustrie eingesetzt werden.“

Versuchsanlage vereint mehrere Prozessschritte

Im Forschungsprojekt NECOC soll nun eine entsprechende Versuchsanlage entstehen, in der eine Reihe von Prozessschritten miteinander kombiniert werden. Zunächst wird CO2 aus der Umgebungsluft gefiltert (Direct-Air-Capture-Verfahren, DAC). Dann wird es zusammen mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen in einem mikrostrukturierten Reaktor in Methan und Wasser umgewandelt. Das so erzeugte Methan dient dann als Kohlenstoffträger und wird in einen mit flüssigem Zinn befüllten Blasenreaktor geleitet. In den aufsteigenden Methanblasen kommt es zur Pyrolysereaktion, bei der Methan in seine Bestandteile zerfällt. Dies sind zum einen Wasserstoff, der direkt in die Methanisierung zurückgeführt wird, sowie fester Kohlenstoff in Form von mikrogranularem Pulver, dem Carbon Black.

Alle Prozessschritte wurden von den beteiligten Forscherinnen und Forschern bereits im Labor entwickelt und untersucht. „Wir kennen die einzelnen Bausteine gut“, sagt NECOC-Projektkoordinator Dr. Benjamin Dietrich (TVT). „Allerdings wurden sie noch nie im Verbund in einer integrierten Anlage realisiert, das ist eine Weltpremiere.“

Bessere Lösung als Verpressung von CO2

Die Herstellung von Kohlenstoffpulver hat Vorteile gegenüber den bisher vorgeschlagenen Konzepten zur Reduzierung von atmosphärischem CO2, wie etwa Carbon-Capture-and-Storage-Methoden (CCS), bei denen die Speicherung von CO2 in tiefen Gesteinsschichten vorgesehen ist „Fester Kohlenstoff ist viel weniger komplex in der Handhabung als CO2 und sogar als Rohstoff nützlich. Bislang wurde Carbon Black im Übrigen hauptsächlich aus fossilem Erdöl hergestellt. Insofern ist das Verfahren in mehrfacher Hinsicht ein technologischer Ansatz für eine nachhaltige Zukunft: Es kombiniert den direkten Beitrag zur Lösung des Klimaproblems mit einem Baustein einer postfossilen Rohstoffversorgung“, so Dietrich.

Die Versuchsanlage wird auf dem Gelände des KIT errichtet. Ziel ist es, den Betrieb über einen längeren Zeitraum zu demonstrieren. In zukünftigen Ausbaustufen wird dann sowohl die Leistungsfähigkeit pro Container gesteigert als auch der parallele Betrieb vieler Anlagen möglich.