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Der neue Necoc-Anlagenverbund am KIT produziert Kohlenstoff aus CO2 der Umgebungsluft. Quelle: Markus Breig
Katia Meyer-Tien
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Dienstag, 06.12.2022, 16:28 Uhr
Studien
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Kohlenstoff statt CO2
Karlsruher Forschern ist der Bau einer Anlage gelungen, die CO2 aus der Luft entnehmen und in stabilen Kohlenstoff umwandeln kann. Nun startet die zweite Projektphase.
Zwei Fliegen mit einer Klappe schlägt das Karlsruher Projekt "NECOC", kurz für Negative Carbon Dioxide to Carbon: Täglich 2 Kilogramm CO2 kann die Anlage, die Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt haben, aus der Umgebungsluft entnehmen. In einem dreistufigen Prozess werden daraus 0,5 Kilogramm fester Kohlenstoff. Dieser wird beispielsweise für die Produktion von Batterien, in der Farbindustrie, im Agrarsektor oder auch bei der Herstellung von Baustoffen benötigt und stammt bislang meist aus fossilen Quellen.

"Wir kombinieren negative Emissionen mit einem Baustein der postfossilen Rohstoffversorgung im Sinne einer zukünftigen Carbon-Management-Strategie. Das ist ein doppelter Beitrag für eine nachhaltigere Zukunft", so Benjamin Dietrich vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) des KIT in einer Mitteilung des Forschungsinstituts.

Dabei wird in einem ersten Schritt mithilfe eines Adsorbers das CO2 aus der Umgebungsluft abgetrennt (Direct Air Capture). Im zweiten Schritt wird es in einem Reaktor mit erneuerbar hergestelltem Wasserstoff aus einem angeschlossenen Elektrolyseur zur Reaktion gebracht, wobei die Bestandteile Kohlenstoff und Sauerstoff neue Bindungen eingehen, sodass Methan und Wasser entstehen. Während das Wasser zurück in den Elektrolyseur fließt, fließt das Methan in einen weiteren Reaktor mit flüssigem Zinn.

Hier kommt es in einem dritten Verfahrensschritt in aufsteigenden Blasen zur Pyrolysereaktion, bei der die Methanmoleküle aufgespalten werden. Der dabei entstehende Wasserstoff kann wieder zur CO2-Abtrennng verwendet werden, sodass letztlich der Kohlenstoff übrig bleibt. Dieser schwimmt als mikrogranulares Pulver auf dem Zinn und lässt sich mechanisch abtrennen. Durch Änderung von Prozessparametern wie beispielsweise dem Temperaturniveau könnten, so die Forscher, sogar unterschiedliche Kohlenstoffmodifikationen wie Graphit, Carbon Black oder Graphen gewonnen werden.
 
Übersicht zum Necoc-Verfahren zur Produktion von Kohlenstoff aus CO2
Grafik: modus: medien + kommunikation gmbh

Skalierung und Optimierung geplant

Am Necoc-Projekt beteiligt sind vonseiten des KIT das Karlsruher Flüssigmetalllabor (KALLA) als Einrichtung des Instituts für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) sowie das Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT). Projektpartner sind die INERATEC GmbH, eine Ausgründung des KIT, sowie die Climeworks Deutschland GmbH.

Mit jetzt erfolgten Start der Versuchsanlage hat das Projekt das Ende der ersten Förderphase erreicht. In einer zweiten Projektphase soll das Verfahren nun für eine erweiterte Ausbaustufe skaliert und optimiert werden. "Wir wollen das Verfahren noch energieeffizienter machen, indem wir die Rückgewinnung von Prozesswärme verbessern", sagt Projektleiter Dr. Leonid Stoppel vom Kalla. "Außerdem betrachten wir die Integration von Hochtemperatur-Wärmespeichern und die direkte Einbindung solarer Wärme."