Mit dem richtigen Material zum negativen CO2

Forschungsteam des Projekts Bio-Loop des COMET-Zentrums BEST – Bioenergy and Substainable Technologies entwickelt neues Verfahren

Biomasse wird schon jetzt als CO2-neutrale Energiequelle angesehen und daher zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen eingesetzt, da das bei der Verbrennung freigesetzte CO2 beim Wachstum der Pflanzen aus der Atmosphäre eingebunden wird. Mit einer neuartigen Technologie, genannt Chemical Looping (CL), wird der für Verbrennung (und allenfalls auch für Vergasung) von Biomasse erforderliche Sauerstoff mithilfe eines festen Sauerstoffträgers zur Verfügung gestellt. Das entstehende CO2 kann einfach und kostengünstig abgeschieden und als hochwertiger Grundstoff für eine Weiterverarbeitung bereitgestellt werden. Damit steht eine CO2-negative Emissionstechnologie zur Verfügung, die einen wichtigen Beitrag gegen die globale Erwärmung leisten kann.

Das Schlüsselelement der Technologie ist der Sauerstoffträger. In zahlreichen Untersuchungen und Experimenten wurden in BIO-LOOP die wichtigsten Eigenschaften und Anforderungen an Sauerstoffträger herausgearbeitet. Dabei entstand nicht nur ein klareres Bild über deren Spezifikationen, sondern auch eine Methodik, diese zu bewerten und untereinander zu vergleichen. Damit kann die Eignung unterschiedlicher Metalloxide, ob natürliche Erze oder synthetische Materialien, sehr schnell abgeschätzt werden.

Eigenschaften von Sauerstoffträgern

Neben Umweltverträglichkeit und Kosten wurden durch experimentelle Evaluierung zwei Gruppen an wichtigen Eigenschaften identifiziert:

• spezielle Sauerstoffträgereigenschaften
• allgemeine Bettmaterialeigenschaften.

Nur die Sauerstoffträger, welche in beiden Eigenschaftsfeldern Topwerte erreichen, kommen als ideales Material in Frage. Grafisch können Sauerstoffträger mithilfe sogenannter Spinnendiagramme verglichen werden. Die eingezeichnete Fläche spiegelt direkt die Eignung als Sauerstoffträger wider. Bereits vor dem Einsatz in aufwendigen Großanlagenversuchen wird das Potenzial jedes Sauerstoffträgers abgeschätzt. Darüber hinaus wird das Trägermaterial mit speziell angepassten Analysewerkzeugen bezüglich seiner Reaktionsgeschwindigkeit vermessen, um das Verhalten in der Großanlage mit Hilfe von Modellen simulieren zu können. Mit diesem vorab optimierten Design sind hohe Effizienzen im Realbetrieb zu erwarten.

Wirkung und Effekte

Die Identifikation geeigneter Materialen und damit der Fortschritt der Chemical-Looping-Combustion-Technologie an sich kann damit ungemein beschleunigt werden. Im Hinblick auf die fortschreitende Klimaerwärmung ist dies von großer Bedeutung und kommt keinen Tag zu früh.