KIT-Anlage produziert Kohlenstoff aus Luft
Forschungsprojekt "NECOC": Verfahren erzeugt pro Tag 0,5 Kilogramm festen Hightech-Rohstoff
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NECOC-Anlagenverbund am KIT produziert Kohlenstoff aus CO2 (Foto: Markus Breig, kit.edu) |
Karlsruhe (pte010/06.12.2022/11:30)
Ein neuer Anlagenverbund am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entnimmt im Versuchsmaßstab das Treibhausgas CO2 aus der Atmosphäre und wandelt es durch kombinierte Prozesse in einen stabilen Kohlenstoff um. Das im Forschungsprojekt "NECOC" gemeinsam mit Industriepartnern entwickelte Verfahren vereint negative Emissionen mit der Produktion eines Hightech-Rohstoffs.
Drei Arbeitsschritte
Im kontinuierlichen Betrieb entfernt die erste Ausbaustufe jeden Tag knapp zwei Kilogramm CO2 aus der Umgebungsluft und produziert daraus 0,5 Kilogramm festen Kohlenstoff. Das NECOC-Verfahren kombiniert drei Prozessschritte: Mithilfe eines Adsorbers wird im ersten Schritt das CO2 aus der Umgebungsluft abgetrennt. Im zweiten Schritt wird es in einem mikrostrukturierten Reaktor mit erneuerbar hergestelltem Wasserstoff aus einem angeschlossenen Elektrolyseur zur Reaktion gebracht. Die Bestandteile Kohlenstoff und Sauerstoff gehen dabei neue Bindungen ein, aus dem CO2 wird nun Methan und Wasser.
Das Wasser fließt zurück in den Elektrolyseur, das Methan mit seinem Kohlenstoffbestandteil fließt weiter in einen Reaktor mit flüssigem Zinn. Im dritten Verfahrensschritt kommt es dort in aufsteigenden Blasen zur Pyrolysereaktion, die Methanmoleküle werden aufgespalten. Dabei entsteht Wasserstoff, der wieder zur Auftrennung von CO2 im Prozess verwendet wird. Übrig bleibt Kohlenstoff, der als mikrogranulares Pulver auf dem Zinn schwimmt und mechanisch kontinuierlich abgetrennt wird. Graphit, Carbon Black und Graphen lassen sich herstellen.
Weitere Optimierung
In einer zweiten Phase soll das Verfahren für eine erweiterte Ausbaustufe skaliert werden. "Wir wollen das Verfahren noch energieeffizienter machen, indem wir die Rückgewinnung von Prozesswärme verbessern. Außerdem betrachten wir die Integration von Hochtemperatur-Wärmespeichern und die direkte Einbindung solarer Wärme", so Projektleiter Leonid Stoppel vom Karlsruher Flüssigmetalllabor KALLA. Weiterhin sollen die Einbindung von CO2-Punktquellen und neuartige Ansätze zur Entnahme des CO2 aus der Luft untersucht werden.
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