CO2 abtrennen: Kohlekraftwerke klimafreundlicher
US-Forscher entwickeln effiziente Membran zur Filterung von Rauchgas
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Prinzipskizze der Kohlendioxid-Entfernung (Grafik: Sandia National Laboratories) |
Albuquerque (pte001/16.04.2018/06:00) Mit einer der Natur nachempfundenen Membran lässt sich Kohlendioxid (CO2) aus dem Rauchgas von Kohlekraftwerken abtrennen. Pro Tonne fallen nur 32 Euro Kosten an, sagt Jeff Brinker, Professor an der University of New Mexico http://unm.edu . Die Membran könnte, in großem Stil eingesetzt, die Belastung der Atmosphäre mit CO2 langfristig verringern und so den Klimawandel bremsen.
Enzym saugt CO2 an
Das Team um Brinker nennt den Filter "Memzyme", weil es sich um eine Membran handelt, die mit einem Enzym angereichert ist. Es handelt sich um Alpha-Carboanhydrasen, die CO2 in Kohlensäure verwandeln und auch den umgekehrten Prozess katalysieren kann. Die Membran besteht aus Bündeln von feinsten Röhrchen, die gerade mal 100 Nanometer lang sind. Die Innenfläche ist im oberen Bereich wasserliebend. Hier ist das Enzym angesiedelt. Der untere Bereich ist wasserabweisend. Das Enzym saugt das CO2 an, während andere Elemente, die das Rauchgas enthält, nicht eindringen können. Dazu gehören Stickstoff und Wasserstoff.
Die Menzyme schafft es, 90 Prozent des CO2 abzutrennen - ein Vorteil um 70 Prozent, verglichen mit anderen Methoden, mit denen heute hantiert wird. Es sind vor allem Spezialflüssigkeiten, durch die das Rauchgas strömt. Diese halten das CO2 zurück. In einem aufwendigen Prozess muss anschließend das Klimagas von der Flüssigkeit getrennt werden. Dabei geht so viel Energie verloren, dass es noch keine kommerzielle Anwendung des Verfahrens gibt.
Atomlagenabscheidung
Das Innere der Röhrchen wird mit einer Atomlagenabscheidung genannten Technik, die Schichtdicken im Nanobereich ermöglicht, mit einem Material überzogen, das Wasser abweist. In einem zweiten Schritt wird das Innere des oberen Teils der Röhrchen in einer Tiefe von 18 Nanometern in einem Plasma mit einer wasserliebenden Schicht überzogen. Dann füllen die Forscher Wasser ein, in dem das Enzym gelöst ist. Es klammert sich im oberen Bereich der Röhrchen fest. Das CO2 im Rauchgas dringt von selbst in die Röhrchen ein. Es muss also kein Energie verschlingender Druck aufgebaut werden.
Das so abgetrennte CO2 soll eine Reinheit von 99 Prozent haben. Es lässt sich mit Wasserstoff, der mithilfe von Wind- oder Solarstrom gewonnen wird, in flüssige Treibstoffe oder Methan umwandeln. Alternativ kann es auch in tiefliegende geologische Formationen gepresst und so dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt werden.
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