Die Klimakrise erfordert rasches Handeln. Fossile müssen durch erneuerbare Energieträger ersetzt werden. Zusätzlich dazu ist die Ausschleusung von Kohlendioxid (CO2) aus dem kurzfristigen Kohlenstoffkreislauf notwendig, um das Klima zu stabilisieren. Eine solche Negativemissionstechnologie (NET), die vergleichsweise energieeffizient arbeitet, ist die Abscheidung von biogenem CO2 im Zuge der energetischen Nutzung von nachhaltig produzierter Biomasse und die anschließende Speicherung in geeigneten geologischen Speicherstätten oder langlebigen Produkten.
Die grünen Pflanzen binden während des Wachstums CO2 in Form von Biomasse. Bei der energetischen Nutzung entsteht wiederum gasförmiges CO2. Die im Projekt untersuchte Technologie stellt einen konzentrierten CO2-Strom ohne wesentlichen Energieaufwand bereit, was aus Biomasseheizkraftwerken Anlagen für negative Treibhausgasemissionen machen kann.
Die Treibhausgas-Emissionen müssen ab etwa der Mitte unseres Jahrhunderts netto negativ sein um die Paris-Ziele zu erreichen. Das ist spätestens seit dem IPPC Special Report zum 1.5 Grad Ziel 2018 und verstärkt seit dem Sechsten Sachstandsbericht des Weltklimarats 2021 klar. Das wichtigste Treibhausgas ist Kohlendioxid (CO2), dass sich durch Nutzung der fossilen Energieträger Kohle, Öl und Erdgas in der Atmosphäre anreichert.
Wir müssen daher so rasch wie möglich damit aufhören, fossilen Kohlenstoff freizusetzen. Das bedeutet einen Umbau unseres Energiesystems. Zusätzlich zum Ausstieg aus fossilen Energien sind aber auch Technologien notwendig, die der Atmosphäre das bereits ausgestoßene CO2 wieder entziehen und langfristig speichern oder chemisch binden. Wir sprechen dabei von Negativemissionstechnologien (NET). Nur so kann am Ende „NetZero“ bzw. „NetNegative“ erreicht werden.
Hier kommen biomassebasierte Negativemissionstechnologien ins Spiel. Pflanzen holen beim Wachsen CO2 aus der Luft und konzentrieren den Kohlenstoff in Form von Biomasse (Zucker, Stärke, Zellulose). Dabei dient Sonnenlicht als Energiequelle. Dieser Vorkonzentrationsleistung der Natur können wir uns bedienen und mit vergleichsweise geringem Energieaufwand negative Emissionen darstellen.
Bioenergienutzung kombiniert mit CO2 Abscheidung und Speicherung (BECCS) stellt bedarfsgerecht Energie bereit. Das anfallende CO2 wird abgeschieden und kann in geologischen Formationen dauerhaft eingelagert werden. Die begrenzende Voraussetzung für BECCS ist die Verfügbarkeit nachhaltig produzierter Biomasse zusätzlich zum Bedarf für Nahrungs- und Futtermittel bzw. stofflicher Nutzung.
In heute verfügbaren Verfahren zur Abscheidung von CO2 wird rund ein Viertel der Brennstoffenergie für den Abscheideprozess aufgewendet, was die Ressourcenproduktivität herabsetzt und die Kosten erhöht. Im geförderten Projekt wird daher an der technischen Demonstration des neuartigen Verfahrens der „Chemical Looping Combustion“ gearbeitet, wo die Abscheidung des CO2 prozessinhärent ohne zusätzlichen Energieaufwand erfolgt, da Luft und Brennstoff nicht vermischt werden, sondern der Sauerstoff selektiv von reaktiven Feststoffpartikeln zum Brennstoff gebracht wird. Dabei wird insgesamt genau so viel Energie freigesetzt wie bei der herkömmlichen Verbrennung, das CO2 fällt aber konzentriert an. Die Funktionalität eines zuvor vorgeschlagenen Anlagendesigns wird durch Messungen an einem fluiddynamischen Modell im Labor verifiziert und optimiert. Somit stehen wichtige Informationen für das Design einer Demonstrationsanlage zur Verfügung.
zur verfahrensinhärenten Abscheidung von CO2
gasförmige Brennstoffe 2008 an der TU Wien. Foto: T. Pröll
Bildbeschrifung/Bildnachweis Titelbild:
Team am Institut für Verfahrens- und Energietechnik an der BOKU. Foto: F. Pröll
Links:
https://www.yumpu.com/de/document/read/67690016/boku-magazin-1-2023
Artikel ab Seite 8!