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04.04.2013
Erfolgreiche Forschung zur Abscheidung von Kohlendioxid

Ergebnisse zeigen die positive Wirkung von Kalksteinmehl

Die Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e.V. hat in Zusammenarbeit mit dem Institut für Energie und Umwelttechnik e. V. (IUTA) die Grundlagen eines Verfahrens zur umweltschonenden Abscheidung von Kohlendioxid (CO2) aus Rauchgasen erforscht. Die Ergebnisse stehen als Forschungsbericht 1/2013 auf der Webseite der Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e.V. zum Download bereit.

Die Verlangsamung des Klimawandels ist eine der wichtigsten Aufgaben und Herausforderungen der heutigen Zeit. Dabei kommt der Reduzierung der Treibhausgasemissionen, allen voran dem Ausstoß an Kohlendioxid (CO2), eine außerordentliche Bedeutung zu. So soll durch die Einführung eines Emissionsrechtehandels in der EU mit einem jährlich verminderten Emissionsbudget ein Anreiz zur Reduzierung der Kohlendioxid-Emissionen geschaffen werden. Dazu wurden in der Vergangenheit bereits verschiedene Technologien zur Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Rauchgas von Verbrennungsprozessen in Versuchs- und Pilotanlagen erforscht und getestet. Allen diesen, Post Combustion genannten, Verfahren ist gemeinsam, dass sie in der Regel umweltkritische Stoffe zur Abscheidung einsetzen, zum Teil neue Emissionen produzieren und als Bestandteil des CCS-Konzeptes (Carbon Capture and Storage) die problematische Lagerung des abgetrennten Kohlendioxid in Untergrundspeichern verfolgen. Dieser Ansatz ist unter dem Gesichtspunkt der angestrebten Ziele der Nachhaltigkeit und der Schließung von Stoffkreisläufen, die u. a. im Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) explizit gefordert werden, nicht sinnvoll. Es fehlen außerdem detaillierte Kenntnisse zur Machbarkeit und Sicherheit der geologischen Speicherung von Kohlendioxid über lange Lagerzeiträume. Im Juni 2012 wurde zwar ein Gesetz zur Erprobung der Kohlendioxid-Speicherung im Untergrund gebilligt, die betroffenen Bundesländer haben aber bereits angekündigt, diese auf ihrem Landesgebiet verhindern zu wollen, so dass das CCS-Konzept faktisch als in Deutschland nicht durchführbar angesehen werden muss. 

Mit dem hier erforschten Verfahren wird ein anderer, ganzheitlicher Ansatz verfolgt, bei dem das Kohlendioxid mittels Kalkstein in wasserlösliches Hydrogencarbonat (sog. Carbonathärte) überführt wird, das als natürlicher Bestandteil in limnischen Gewässern und im Meerwasser vorkommt. Vorgereinigte kohlendioxidhaltige Abgase werden dazu analog der bekannten Rauchgasentschwefelung einer Nassabscheidung mittels Kalksteinmehlsuspension unterzogen. Anstelle von Calciumsulfat bildet sich, wie bei der natürlichen Verwitterung des Kalksteins, eine Calciumhydrogencarbonatlösung, die das Kohlendioxid in einem stabilen Gleichgewicht einbindet und auch als natürlicher Bestandteil in limnischen Gewässern und im Meerwasser vorkommt. 

In diesem Forschungsvorhaben wurde zur Prüfung der Realisierbarkeit einer technischen Nachbildung der Kalksteinverwitterung kohlendioxidhaltige Abgase einer gezielten Nasswäsche mit Kalkprodukten unterzogen und in Labor und Technikum die Verfahrenskenndaten und Randbedingungen ermittelt. Diese wurden anschließend mit einer mobilen Versuchswäscheranlage des IUTA an einem Blockheizkraftwerk einer Kläranlage im Praxisversuch verifiziert. Es konnte nachgewiesen werden, dass sich die natürliche Kalksteinverwitterung in verfahrenstechnisch angemessenen Zeiträumen künstlich nachstellen lässt und die technische Machbarkeit gegeben ist.

Die verfahrenstechnische Bewertung des Verfahrens als Alternative zum CCS-Konzept mit einer Kosten-/Nutzen‑Abschätzung auf Basis der ermittelten Untersuchungsergebnisse ergaben für das Verfahren trotz der höheren Investitionskosten deutlich günstigere Kosten im Vergleich zum aminbasierten Waschverfahren des CCS-Konzeptes. Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren entfällt sowohl die Verwendung umweltkritischer Stoffe als auch die problematische Lagerung des abgetrennten Kohlendioxid, da zukünftig das entstehende Calciumhydrogencarbonat als wässrige Lösung in die aquatische Umwelt abgegeben werden und zur Pufferung limnischer und letztendlich mariner Gewässer beitragen soll.

Die Aspekte der Weiterverwendung des entstehenden Wertstoffes und die Optimierung des Verfahrens bis zur Praxisanwendung sollen Gegenstand zukünftiger Forschungsvorhaben sein.