CO2-Kreislaufwirtschaft
NECOC-Projektteam erhält Gips-Schüle-Forschungspreis 2023
CO2-Kreislaufwirtschaft
NECOC-Projektteam erhält Gips-Schüle-Forschungspreis 2023
„Wir freuen uns über den Preis und insbesondere über die damit verbundene Sichtbarkeit unseres Projekts“, sagt Benjamin Dietrich anlässlich der Preisverleihung am 24. Oktober 2023 in Stuttgart. „Wir sehen täglich in den Medien die Auswirkungen des Klimawandels. Das umweltschädliche Kohlendioxid trägt im entscheidenden Maße dazu bei. Wir möchten mit unserer Forschung zur Lösung des Problems beitragen.“
Das KIT-Team hat im Forschungsprojekt NECOC (Negative Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon) gemeinsam mit Expertinnen und Experten zweier Industrieunternehmen (Climeworks Deutschland GmbH und INERATEC GmbH) eine weltweit einmalige Versuchsanlage entwickelt. Diese produziert mit CO2 aus der Umgebungsluft Kohlenstoffpulver. Das „schwarze Gold“ wird heute in Elektrodenfolien in Batterien, in Farben, Lacken, Kunststoffen oder dem Agrarsektor verwendet, bisher aber größtenteils aus fossilen Rohstoffen, beispielsweise Erdöl, hergestellt.
So funktioniert das NECOC-Verfahren
Bei dem mehrstufigen Verfahren wird zunächst Kohlendioxid mit Hilfe eines Absorbers aus der Umgebungsluft abgetrennt. Im zweiten Schritt wird das CO2 in einem Reaktor mit erneuerbar hergestelltem Wasserstoff aus einem angeschlossenen Elektrolyseur zur Reaktion gebracht. Die Bestandteile Kohlenstoff und Sauerstoff gehen dabei neue Bindungen ein. Aus dem Kohlendioxid wird nun Methan und Wasser. Das Wasser fließt zurück in den Elektrolyseur, das Methan mit seinem Kohlenstoffbestandteil fließt weiter in einen Reaktor mit flüssigem Zinn. Dort kommt es in aufsteigenden Blasen zur Pyrolysereaktion, wobei die Methanmoleküle aufgespalten werden. Dabei entsteht Wasserstoff, der in die Methanisierung zurückgeführt wird. Übrig bleibt Kohlenstoff, der als mikrogranulares Pulver auf dem Zinn schwimmt und kontinuierlich abgetrennt wird.
Das NECOC-Forschungsprojekt ist unlängst erfolgreich abgeschlossen worden. Die Anlage wurde wie geplant entwickelt, anschließend im Containermaßstab aufgebaut und in Karlsruhe am KIT in Betrieb genommen. „Unser Ziel war es zu zeigen, dass das dreistufige Verfahren funktioniert“, erläutert Benjamin Dietrich. „Wir konnten pro Tag knapp 4 Kilogramm CO2 aus der Umgebungsluft entnehmen und in etwa 0,5 Kilogramm festen Kohlenstoff umwandeln. Im nächsten Schritt geht es nun darum, den Prozess mit Blick auf Effizienz und Durchsatz zu optimieren. Das schafft die Grundlage, um die Technologie zu skalieren.“
Kooperationspartner willkommen
Während des Testzeitraums haben die Forschenden diverse Verfahrensvarianten, etwa mit unterschiedlichen Temperaturen und verschiedenen Aufbereitungsschritten, ausprobiert. „Uns interessierten die Auswirkungen auf die Kohlenstoffqualität“, erklärt der Projektleiter. Bei den Versuchen wurden verschiedene Kohlenstoffmodifikationen festgestellt. Da die Analysen sehr aufwändig sind, waren im Rahmen des NECOC-Forschungsprojekts nur Stichproben möglich.
Benjamin Dietrich plant indes schon ein Folgeprojekt und ist offen für Kooperationspartner: Industriepartner, die den Kohlenstoff genauer analysieren und bestenfalls in ihrer Produktion testen. Auch sollen alternative, unvermeidbare industrielle CO2-Quellen betrachtet und entsprechende Partner mit eingebunden werden. (it)
Der Gips-Schüle-Forschungspreis
Der Gips-Schüle Forschungspreis 2023 wurde am 24. Oktober 2023 in Stuttgart von der Gips-Schüle-Stiftung vergeben. Die Stiftung fördert Wissenschaft für den Menschen und junge Forschung mit Visionen in Baden-Württemberg. Ihr Fokus liegt auf den MINT-Fächern (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik) sowie auf interdisziplinären Projekten. Die Stuttgarter Stiftung arbeitet eng mit den Hochschulen und Forschungseinrichtungen in Baden-Württemberg zusammen und ermöglicht die Durchführung zukunftsweisender Forschungsprojekte.
