Optimierung der Kohlenstoffabscheidung

Kohlendioxidabscheidung beschreibt den Vorgang der Abscheidung von Kohlendioxid-Emissionen (CO2) an der Quelle oder direkt aus der Luft, wodurch vermieden wird, dass diese in die Atmosphäre eindringen. Nach der Abscheidung wird das CO2 gereinigt, verflüssigt und anderen gewerblichen Nutzungen zugeführt. Alternativ kann es an einen geeigneten Lagerort transportiert werden, um eine langfristige Isolierung von der Atmosphäre zu gewährleisten.

Es gibt drei Hauptmethoden der Extraktion, die sich je nach industriellem Verfahren und der Kohlenstoffkonzentration des Ausgangsbrennstoffs oder -materials unterscheiden:

• Abscheidung nach der Verbrennung – CO2 wird nach der Verbrennung von fossilen Brennstoffen entfernt und aus den Rauchgasen abgeschieden, insbesondere bei Kraftwerken, aber auch bei anderen Quellen. Dies wird hauptsächlich für sauberer verbrennende Energiequellen mit geringerer Kohlenstoffkonzentration verwendet, wie z. B. Erdgas und Biokraftstoffe.
• Abscheidung vor der Verbrennung – die partielle Oxidation des fossilen Brennstoffs vor der Verbrennung führt zu Kohlenstoffmonoxid. Der hinzugefügte Dampf erzeugt CO2, das abgeschieden wird, sowie Wasserstoff, der als Kraftstoff verwendet werden kann. Diese Methode wird für Quellen mit durchschnittlicher Kohlenstoffkonzentration verwendet.
• „Oxyfuel“-Verbrennung – fossiler Brennstoff wird in reinem Sauerstoff verbrannt, wodurch ein Rauchgas entsteht, das fast vollständig aus CO2 besteht. Diese Methode wird für Quellen verwendet, die höchste Konzentrationsstufen aufweisen und am schwierigsten zu dekarbonisieren sind.

Der Erfolg der Kohlenstoffabscheidung hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab:

• Optimierung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit des Erfassungsprozesses.
• Reduzierung der Transportkosten.
• Gewährleistung eines sicheren Einschlusses von Gasen und Flüssigkeiten.

Jeder dieser Punkte stellt mehrere wichtige Herausforderungen dar. Zum Erfassungsprozess selbst gehört eine sorgfältige Steuerung des Energieverbrauchs und die Kontrolle flüchtiger chemischer Reaktionen unter hohen Temperaturen und extremem Druck mit dem Ziel, die Abscheidungsraten zu maximieren. Die Aufrechterhaltung eines sicheren Transportbetriebs hängt von der Vermeidung von Kompressor- und Pumpenausfällen, der Steuerung des Verflüssigungsprozesses und der Vermeidung von Phaseninstabilität und des Verlustes des Sicherheitsbehälters in Zylindern, Tanks und Rohrleitungen ab. Die Speicherung von CO2 erfordert die genaue Kapazitätsbewertung, die Gewährleistung eines effizienten Injektionsverfahrens sowie die Aufrechterhaltung der Sicherheit und Integrität unterirdischer Speicherstätten, wie z. B. Salzstöcken.