Aus abgeschiedenem CO2 effizient Flugturbinenkraftstoff herstellen
Technologien zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung stellen innovative und vielversprechende Lösungen dar, die zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen sollen. Sie funktionieren, indem Kohlendioxidemissionen (CO2) aus verschiedenen Quellen, etwa Kraftwerken, Fabriken oder sogar direkt aus der Luft, abgeschieden und dieses aufgefangene CO2 dann genutzt wird, anstatt es in die Atmosphäre freizusetzen. „Technologien zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung bieten einen Weg, um in einer CO2-armen Zukunft sowohl Emissionen zu reduzieren als auch wirtschaftliche Möglichkeiten zu schaffen“, sagt eCOCO2-Projektkoordinator(öffnet in neuem Fenster) José M. Serra vom spanischen Nationalen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) (CSIC). „So vielversprechend die Technologien zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung auch sind, gibt es dennoch eine Reihe von Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, um sie effektiv auf den Markt bringen zu können.“ Zu diesen Herausforderungen zählen die Kosten für die Entwicklung und den Einsatz von Technologien zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung, das Erreichen der erforderlichen Wirkungsgrade und die Maßstabserweiterung auf den industriellen Bedarf. Es bedarf einer ausreichenden Marktnachfrage, und die Umsetzung muss auf eine Weise erfolgen, dass die Auswirkungen auf die Umwelt so gering wie möglich gehalten werden.
Neuartiges CO2-Konvertierungsverfahren
Im Rahmen des Projekts eCOCO2 sollten diese Herausforderungen durch die Entwicklung eines neuartigen CO2-Konvertierungsprozesses gemeistert werden. Bei diesem Verfahren werden Strom aus erneuerbaren Quellen und Wasserdampf genutzt, um synthetischen Flugturbinenkraftstoff zu erzeugen, der die strengen Vorgaben des Luftverkehrs erfüllt. Der CO2-Konverter selbst besteht aus einem maßgeschneiderten multifunktionalen Katalysator, der in eine ko-ionische elektrochemische Zelle integriert ist. „Wir wollten ein kompaktes, modulares und flexibles Verfahren entwickeln, das eine betriebliche und wirtschaftliche Anpassung an die Schwankungen im Zusammenhang mit den erneuerbaren Energien ermöglicht“, fügt Serra hinzu. Die heute üblichen Technologien zur Kohlendioxidabscheidung und -nutzung, bei denen Strom aus erneuerbaren Energiequellen zur Brennstoffherstellung verwendet werden, weisen einen geringen energetischen Wirkungsgrad auf. Ein wichtiges Ziel des Projektteams bestand daher darin, das Marktpotenzial dieser Innovation aufzuzeigen, um die Technologie der Kommerzialisierung anzunähern.
Technische Fortschritte und wirtschaftliche Rentabilität
Das eCOCO2-Projektteam vertritt die Ansicht, dass bedeutende Fortschritte erzielt wurden. Es wurde eine umfassende Bewertung von ko-ionischen Elektrolyten durchgeführt, um ihre Stabilität und Leitfähigkeit sowie ihre Fähigkeit, bei niedrigeren Temperaturen zu arbeiten, zu bewerten. Zudem wurden neuartige Hybridkatalysatoren zur effizienten Produktion von Flugturbinenkraftstoff-Kohlenwasserstoffen aus CO2 entwickelt. „Während der Validierungsphase konnten wir den Betrieb des elektrochemischen Reaktors bei hohem Druck und unter Einsatz einzelner röhrenförmiger Zellen nachweisen“, erklärt Laura Almar, Mitglied des CSIC-Teams. „Dabei wurden erfolgreiche Methanisierungs- und Co-Elektrolyse-Reaktionen nachgewiesen.“ Parallel zu den projektinternen technischen Fortschritten bewertete das Projektteam ebenfalls die wirtschaftliche Rentabilität seiner Innovationen anhand strenger Kostenanalysen und Lebenszyklusanalysen. Es wurden außerdem Studien zur gesellschaftlichen Wahrnehmung durchgeführt, die eine wachsende Akzeptanz von CO2-basierten Kraftstoffen und innovativen Lösungen in Bezug auf den Klimawandel in der Öffentlichkeit offenbarten. „Die Ergebnisse von eCOCO2 unterstreichen nicht nur die technische Realisierbarkeit, sondern auch die strategische Bedeutung einer Maßstabserweiterung dieser innovativen Lösungen, damit eine effiziente Reduzierung der CO2-Emissionen in allen Industriesektoren stattfinden kann“, sagt Almar.
Anwendung in anderen Industriesektoren
Zu den nächsten Schritten gehört die weitere Maßstabsvergrößerung der Technologie. Dazu werden Demonstrationen mit größeren Mengen durchgeführt, wobei in stark emittierenden Industriezweigen wie dem Stahl- und Zementsektor gewonnenes Kohlendioxid eingesetzt wird. „Wir erwarten, dass dieses Projekt eine solide Grundlage für die Fortsetzung ähnlicher Studien darstellt“, so Serra. „Es ist das Potenzial vorhanden, die Technologie auf die Herstellung anderer Produkte wie etwa Chemikalien wie Aromaten oder Olefine zu erweitern und ihre Anwendung auf andere Industriesektoren einschließlich des Einsatzes von biogenen(öffnet in neuem Fenster) erneuerbaren Kohlendioxidquellen auszudehnen.“
Schlüsselbegriffe
eCOCO2, CO2, erneuerbar, Strom, Kohlendioxid, Atmosphäre, Kohlendioxidabscheidung und -nutzung, Flugturbinenkraftstoff
