Direct Air Capture: Mit innovativen Chemikalien Wirkungsgrade steigern und Energiebedarfe senken

Von René Haas, Gründer NeoCarbon

Unter Experten besteht mittlerweile Konsens: Um die Klimaziele zu erreichen, sind neben Klimaschutzmaßnahmen auch Direct Air Capture (DAC) Lösungen erforderlich, also die direkte Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft. Eine gewisse Skepsis hinsichtlich der technologischen Reife, der Machbarkeit, des Energiebedarfs und der Finanzierung ist jedoch noch vorhanden. Die gute Nachricht: Immer mehr DAC-Anlagen sind in Betrieb und entziehen der Umgebungsluft CO2. Sie beweisen zwar die Machbarkeit, sind aber oft noch sehr energieintensiv und teuer. Deshalb arbeitet die Forschung kontinuierlich daran, die Effizienz der Anlagen zu verbessern, um Kosten und Energiebedarf zu senken.

Denn so alt ist die Technologie der direkten CO2-Abscheidung aus der Atmosphäre noch nicht. Der erste Prototyp wurde 1999 von dem deutschen Physiker Klaus Lackner entworfen und war damals schon als Maßnahme zur Eindämmung des Klimawandels. Leider gerieten Methoden für Carbon Capture and Storage jedoch bald darauf in Verruf, da die Schwerindustrie sie oft als Argument zur weiteren Verwendung fossiler Brennstoffe ins Feld führte. Die CO2-Speicherung wurde in Deutschland sogar zeitweise verboten. Doch die Zeitenwende ist eingeläutet und die Technologien zur CO2-Abscheidung sind effizienter geworden. Es gibt sogar eine offizielle Carbon-Management-Strategie der deutschen Bundesregierung, die die CO2-Speicherung sowohl offshore als auch im Boden an Land erlaubt. Das politische Umdenken kommt gerade noch rechtzeitig, denn Klimaneutralität ist mittlerweile nur noch durch den Einsatz von Carbon Capture Technologien möglich. Einige Länder haben dies schon früher erkannt, wie zum Beispiel die Niederlande oder Norwegen mit dem Northern Lights CCS Projekt. 

Labor-Optimierungen laufen auf Hochtouren

Ein wesentlicher Treiber der Effizienz von Direct Air Capture Technologien ist die Chemikalie, die CO2 einfängt, das Sorptionsmittel. Sorptionsmittel sind Materialien, an die sich chemisch das CO2-Molekül bindet und dieses so von der Luft abgespalten wird. Als Sorptionsmittel können Feststofffilter oder flüssige Lösemittel verwendet werden. Alternativ gibt es auch andere Lösungsmittel wie zum Beispiel Natriumhydroxid, das mit CO2 reagiert und ein stabiles Natriumcarbonat ergibt. Erhitzt man die Lösung entsteht ein hochreiner gasförmiger CO2-Strom, der dann weiter verwendet oder gespeichert werden kann. Die Optimierung der Sorptionsmaterialien ist ausschlaggebend für die Effizienz von DAC-Anlagen, da sie die CO2-Bindungskapazität, die Regenerationsgeschwindigkeit und den Energiebedarf beeinflussen.

Um das optimale Sorptionsmittel für mehr Wirtschaftlichkeit bei der DAC-Technologie zu entwickeln, hat NeoCarbon ein eigenes Chemielabor aufgebaut. Mittlerweile hat NeoCarbon seine Testkapazitäten sogar verdoppelt und konnte schon erste empirische Ergebnisse erzielen, die auch bald in NeoCarbon’s DAC-Modulen zum Einsatz kommen werden. NeoCarbon’s Ziel ist es, ein Sorptionsmittel zu entwickeln, dessen hoher Wirkungsgrad auch unter wechselnden Umweltbedingungen standhält. Denn die Atmosphäre, aus der das CO2 entfernt wird, ist ein sehr wandelbares Medium und unterliegt hohen Schwankungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, CO2-Konzentration und Druck.

Forschung meets Industrie 

Um den Einsatz von Carbon Capture Technologien voranzutreiben, müssen die Kosten der Technologie reduziert werden und dafür ist es wichtig, dass Forschung und industrielle Anwendung Hand in Hand gehen. Es braucht dynamische und anwendungsorientierte Forschungsprozesse mit schnellen Ergebnissen, um auf lange Sicht Deutschland als Innovationsstandort für DAC-Technologien zu gewährleisten. 

Im Labor von NeoCarbon wird eine präzise Qualitätskontrolle und Feinabstimmung der Sorptionsmaterialien ermöglicht. Diese Flexibilität erlaubt die Herstellung von Sorptionsmittelproben in verschiedenen Größen, wodurch die Leistung der CO2-Abscheidung auch bei größeren Volumina gründlich getestet werden kann. Die NeoCarbon-Anlage unterstützt die Forschungs- und Entwicklungsziele der DAC-Technologie, und positioniert NeoCarbon gleichzeitig auch als Vorreiter in der Entwicklung effektiver CO2-Abscheidungslösungen. Im Gegensatz zu anderen Anbietern, die weniger effiziente Sorptionsmittel einsetzen, optimiert NeoCarbon seine Sorptionsmittel gezielt auf die Bedürfnisse der Kunden, um die maximale CO2-Entfernung aus der Atmosphäre zu erreichen. Zusätzlich reduziert NeoCarbon den Energiebedarf und damit die Kosten seiner DAC-Anlage, indem es Abwärme von Industrieprozessen als Energiequelle nutzt.