Festmaterial für energieeffiziente Kohlenstoffabscheidung
Die Europäische Kommission hat die Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung als ein wichtiges Instrument zum Erreichen der EU-Ziele zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen bis 2050 bestimmt. CO2-Abscheidung und -Speicherung ist ein wichtiger Beitrag zur Eindämmung des Klimawandels, zusätzlich zu anderen Bemühungen, welche die Gewinnung erneuerbarer Energien einschließen. Das EU-finanzierte Projekt GRAMOFON hatte zum Ziel, die CO2-Adsorptionsraten bei der Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung im Hinblick auf eine höhere Energieeffizienz zu verbessern, indem die Beschaffenheit des Sorptionsmaterials erhalten blieb. Das Forschungsteam arbeitete an einer vielversprechenden Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung, die auf festen Sorptionsmaterialien basiert, die sich im Vergleich zur derzeitigen alternativen Flüssigkeitsabsorptionstechnik viel schneller erneuern können.
Prototypisierung eines neuen Verfahrens bei der CO2-Abscheidung und -Speicherung
Die Forschenden entwickelten einen Prototyp für einen neuen trockenen Abscheidungsprozess für CO2-Abscheidung und -Speicherung unter Verwendung hybrider poröser Feststoffe, sogenannter metallorganischer Gerüstverbindungen und Graphenoxid-Nanostrukturen (GO). Das Team arbeitete auch an einem Verfahren zur effizienten Desorption des CO2 aus dem Adsorptionsmaterial unter Verwendung einer speziellen Mikrowellentechnologie. „Am Ende des GRAMOFON-Projekts wurden sehr vielversprechende Materialien für die CO2-Abscheidung entwickelt, die auf metallorganischen Gerüstverbindungen und Graphenoxid-Aerogelen basieren“, so Projektkoordinator Adolfo Benedito Borrás. Die Forschenden entdeckten neue Eigenschaften der im Rahmen des Projekts entwickelten Kompositmaterialien und wiesen nach, dass diese neuen Materialien in großem Maßstab in der benötigten Form für eine bessere Adsorption hergestellt werden können. Noch beeindruckender ist, dass die Forschenden die Möglichkeit einer mittel- bis großtechnischen Produktion aufzeigten. „Durch die Verbindung der Adsorptionseigenschaften mit einem enormen Mikrowellen-Suszeptor-Verhalten konnten wir ein Material mit innovativen Adsorptions-/Desorptionseigenschaften entwickeln“, so Borrás weiter. GRAMOFON entwickelte einen Mikrowellen-Prototyp zur Aufbereitung des bei der Technologie der CO2-Abscheidung und -Speicherung verwendeten Adsorptionsmaterials. Die Ergebnisse der Aufbereitung waren bemerkenswert, und die neuen Materialien senkten die benötigte Temperatur für die Aufbereitung von 80 ºC auf 50 ºC. Ihre Technologie und Prozesse zur CO2-Abscheidung und -Speicherung verbrauchten weniger Energie für die Aufbereitung und ihre Materialien kühlten auch viel schneller ab als flüssige Sorptionsmittel.
Materialgewinne
GRAMOFON fand heraus, dass seine Materialien als Katalysator fungieren können, um die Umwandlung von CO2 in zyklische Karbonate bei hoher Ausbeute und niedrigerer Temperatur und geringerem Druck zu beschleunigen. „Die Materialien von GRAMOFON haben wichtige Verbesserungen bei der Senkung der Energiekosten aufgezeigt, die eine Kostenreduzierung bei der CO2-Vermeidung von 20-40 % und eine Einsparung von etwa 50 % der CO2-Emissionen ermöglichen“, merkt Borrás an. Verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren der CO2-Abscheidung mit flüssigen Aminen gehen die Forschenden davon aus, dass ihre neuen Materialien und CO2-Abscheidungsverfahren die Energiekosten für die CO2-Abscheidung in Stahlwerken um 40 % senken. Das Team schätzt außerdem, dass Zementwerke ihren Verbrauch an Erdölressourcen um 70 % verringern könnten.
Pläne zur Aufrüstung
GRAMOFON hat ein Patent unter dem Namen „MW-Desorption“ angemeldet. Die Projektpartner beabsichtigen, die Prozesse zu erweitern und den Technologie-Reifegrad zu erhöhen, um sicherzustellen, dass ihre Technologie zur CO2-Abscheidung die klassischen Vakuumverfahren übertrifft. Das Team wird außerdem die katalytische Leistung der metallorganischen Gerüstverbindungs-/GO-Materialien für die CO2-Umwandlung untersuchen und die Technologie im Rahmen verschiedener EU-Projekte weiter entwickeln. Zahlreiche Anwendungen finden sich in den Bereichen Betonbau, Brennstoffe, Chemikalien, Kunststoffherstellung und auf anderen Gebieten.
Schlüsselbegriffe
GRAMOFON, Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, Energie, CO2-Abscheidung, Adsorption, Emission, Mikrowelle, metallorganische Gerüstverbindungen, Graphenoxid (GO), Treibhausgas
