Klimaschutz: KIT-Anlage macht die Luft sauber und erzeugt Kohlenstoff
Um die Klimaziele zu erreichen, reicht es nicht, die Kohlendioxidemissionen zu verringern. Das Kohlendioxid muss auch aus der Luft entfernt werden. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat eine Anlage aufgebaut, die aus dem klimaschädlichen Gas einen nützlichen Rohstoff gewinnt.
Necoc, eine Abkürzung für Negative Carbondioxide to Carbon, heißt das Projekt, an dem neben dem KIT auch die KIT-Ausgründung Ineratec und das Schweizer Unternehmen Climeworks beteiligt sind, das eine Technik zur Kohlendioxidabscheidung aus der Atmosphäre entwickelt hat. Die drei Partner arbeiten schon zusammen an einem Projekt zur Erzeugung von synthetischen Kraftstoffen .
Das Verfahren umfasst drei Schritte: Im ersten Schritt wird mithilfe eines Adsorbers das Kohlendioxid aus der Luft abgetrennt. Hierbei kommt das Direct-Air-Capture-Verfahren von Climeworks zum Einsatz. Im zweiten Schritt wird das Kohlendioxid mit Wasserstoff zur Reaktion gebracht und es entstehen Methan und Wasser.
Der Wasserstoff wird nachhaltig erzeugt
Ein Teil des Wasserstoffs kommt aus einem Elektrolyseur, der mit Strom aus erneuerbaren Quellen betrieben wird. Dorthinein fließt das Wasser zurück, um erneut in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten zu werden.
Im letzten Schritt wird Methan zersetzt, um Kohlenstoff zu gewinnen. Dazu wird das Gas in einen Reaktor geleitet, der mit flüssigem Zinn gefüllt ist. Das Methan wird unten in die Metallschmelze geleitet, in der die Gasbläschen wegen des großen Dichteunterschieds schnell aufsteigen.
Bei hohen Temperaturen wird das Methan gespalten. In den Bläschen befindet sich jetzt gasförmiger Wasserstoff und fester Kohlenstoff. Der Kohlenstoff schwimmt dann als mikrogranulares Pulver auf dem Zinn und wird mechanisch kontinuierlich abgetrennt.
KIT-Projekt nutzt Methanpyrolyse zur Wasserstoffgewinnung
Der Wasserstoff wiederum wird zurück in den Reaktor geleitet, in dem die Methanisierung des Kohlendioxids stattfindet. In einem anderen Projekt des KIT wird die Methanpyrolyse in der Zinnschmelze zur Gewinnung von Wasserstoff genutzt.
Der so gewonnene Kohlenstoff kann Baustoffen zugesetzt werden, er kann als Farbpigment in dunklen Druckfarben dienen oder als Industrieruß Reifen zugesetzt werden. Zudem soll er in Lithium-Ionen-Akkus verbaut werden. Dafür muss der Kohlenstoff in Form von Graphit vorliegen. Durch die Änderung von Prozessparametern wie der Temperatur lassen sich in der Anlage unterschiedliche Formen von Kohlenstoff erzeugen: Graphit, Industrieruß oder Graphen.
Die Anlage diene einem doppelten Zweck: Diese helfe, den Klimawandel zu bekämpfen und stelle Kohlenstoff für die Industrie bereit, sagte Benjamin Dietrich vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) des KIT.(öffnet im neuen Fenster) . "Wenn der Kohlenstoff langfristig gebunden bleibt, kombinieren wir negative Emissionen mit einem Baustein der postfossilen Rohstoffversorgung im Sinne einer künftigen Carbon-Management-Strategie. Das ist ein doppelter Beitrag für eine nachhaltigere Zukunft."
Die Pilotanlage in Karlsruhe hat einen Containermaßstab. In der ersten Ausbaustufe entfernt sie im kontinuierlichen Betrieb am Tag knapp zwei Kilogramm Kohlendioxid aus der Atmosphäre und produziert daraus ein halbes Kilogramm festen Kohlenstoff.