Das Institut Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt hat in einem kürzlich abgeschlossenen Projekt „SCARLET“ Voraussetzungen für den industriellen Einsatz des Carbonate-Looping-Verfahrens entwickelt. Damit können als 90 Prozent des bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehenden Kohlendioxids abgefangen werden – und bestehende Anlagen lassen sich damit nachrüsten.
Die Abkürzung „SCARLET“ steht für „Scale up of Calcium Carbonate Looping Technology for Efficient CO2 Capture from Power and Industrial Plants“. Drei Jahre lang forschte ein Team um Professor Bernd Epple am Institut für Energiesysteme und Energietechnik, Fachbereich Maschinenbau der TU Darmstadt an diesem Projekt. Mit Hilfe von Messungen aus einer 1-Megawatt-Versuchsanlage wurden Skalierungswerkzeuge für industrielle Anlagen entwickelt und damit Modellrechnungen und Computersimulationen gemacht. Diese zeigten, dass das Verfahren kostengünstiger und energieeffizienter ist als herkömmliche Verfahren. Für das Kohlekraftwerk Émile Huchet im französischen Saint-Avold legten die Forscher die Planung einer kompletten Pilotanlage mit einer Leistung von 20 Megawatt vor. Die Europäische Union hat das Projekt mit fünf Millionen Euro unterstützt, das Gesamtbudget lag bei mehr als sieben Millionen Euro.
Beim Carbonate Looping laufen zwei chemische Reaktionen kontinuierlich in zwei miteinander verbundenen Wirbelkammern ab. In der ersten Wirbelkammer reagiert Kalziumoxid (CaO) mit dem CO2 in den Verbrennungs-Abgasen. Im zweiten Wirbelreaktor wird das im Kalziumkarbonat gebundene CO2 durch hohe Temperaturen ausgetrieben, so dass wieder gebrannter Kalk und gasförmiges CO2 entstehen. Das freiwerdende CO2 kann weiter verwendet oder gelagert werden. Der gebrannte Kalk geht zurück in die erste Wirbelkammer oder als Wertstoff in die Zementherstellung. Die Kosten für den Prozess liegen derzeit bei 20 bis 27 Euro für eine Tonne CO2. Andere Verfahren sind teurer und weniger energieeffizient. „Wir haben mit SCARLET beim Carbonate-Looping-Verfahren einen großen Schritt Richtung Marktreife gemacht“, sagt Bernd Epple.
Durch SCARLET gewannen die beteiligten Wissenschaftler Erkenntnisse über die Bedingungen für den stabilen Betrieb des Verfahrens und über das Langzeitverhalten des Kalks unter realen Bedingungen.
Damit lässt sich auch nach dem Abschluss von SCARLET weiterarbeiten. Das Team um Professor Epple verfolgt verschiedene Ansätze, unter anderem die Planung einer Anlage, die das bei Müllverbrennung anfallende CO2 abscheidet. In der Diskussion sind zudem Konzepte, wie das abgetrennte CO2 weiterverwendet und die Effizienz des Verfahrens gesteigert werden können.
Quelle: TU Darmstadt