Kohlenstoffdioxid

Klassisch:

- Eine Reihe von chemischen Reaktionen, bei denen ein Gemisch aus CO und H2 (Synthesegas) in flüssige Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird.

- Als Katalysatoren werden eingesetzt: Eisen, Kobalt, Nickel und Ruthenium (Nickel erzeugt zu viel Methan)

- Temperaturbereich von 150-300 °C und Drücke bis zu 50 bar

- Neben anderen Reaktortypen wird ein Mehrröhren-Festbettreaktor eingesetzt.

Alternativ: 1. Verwendung von CO2 als Reaktionspartner:

2. Reaktion zu Kohlenwasserstoffen im Fischer-Tropsch-Reaktor.

3. Kohlenwasserstoffe mit unterschiedlichen Kettenlängen

4. Weiterverarbeitung der einzelnen Komponenten zu

→ Nachhaltiger Flugkraftstoff (SAF)

→ Maritime Kraftstoffe (E-Diesel, E-Methanol)

→ Synthetische Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren

• Co2 neutral

• vorhandene infrastruktur und vorhandene autos

• have vol dichte

- Ökostrom und CO2 (aus der Luft).

- flüssiger E-Kraftstoff über das sogenannte „Power-to-Liquid“-Verfahren

Verfahren.

- Hoher Druck, hohe Temperatur und Katalysator

erforderlich.

- Erwarteter Rückgang der Kosten zwischen 2025 und 2050.

- Beimischung geringer Mengen von E-Kraftstoffen im Jahr 2025 bis zu

100 % E-Kraftstoffe im Jahr 2050 (Klimaneutralität).

Schritt 1: Vergasung von Kohle oder Biomasse (Bio-SNG)

- Unterstöchiometrische Sauerstoff- oder Luftzufuhr

- Bereitstellung von Dampf

Schritt 2: Erhöhung des H2-Gehalts und Erzeugung von CH4

- Wasser-Gas-Shift-Reaktion

- Methanisierungsreaktion

z.B..

Zementindustrie:

- Hauptbestandteil von Beton.

- Kalkstein, Ton und Mergelstein erforderlich.

- Verantwortlich für 8 % der weltweiten Emissionen

Wo sind ressoucen?

• Stahl produktion

• öl raffinerien

• fossile verbrennungsanlagen

wo findet co2 anwendung

• - Als CO2 in Lebensmittelqualität

  - Für die verbesserte Ölgewinnung (EOR)

  - Als Ausgangsstoff für die Produktion von

  Rohstoffen wie Methanol oder Harnstoff

  (siehe Molekül auf der rechten Seite)

- Oxyfuel-Verbrennung

- Verwendung von reinem Sauerstoff für die Verbrennung, die hauptsächlich Dampf und CO2, das leicht vom Rauchgas abgetrennt werden kann.

- Diese Technologie ist ein idealer Weg zur den Wirkungsgrad von Verbrennungsprozesse in neuen Kraftwerken zu erhöhen.

- Vorverbrennung

- Vorgeschaltete Vergasung des Brennstoffs mit

Abtrennung des CO2 vor der Verbrennung.

- Post-Verbrennung (PCC = Post Combustion Capture)

- Wäsche von CO2 aus dem Rauchgas nach der Verbrennung.

- Viele chemische Anwendungen beruhen auf dem CO2-Waschverfahren.

- Speziell auf Rauchgas in bestehenden Kraftwerkenausgerichtet.

- In der Regel durch chemische Absorption von CO2 aus den Rauchgasen nach dem Verbrennungsprozess.

- PCC zur Gewinnung von CO2 aus Rauchgasströmen.

- Sicherstellung der Einhaltung immer strengerer Emissionsgrenzwerte.

- Es wird ein chemisches Lösungsmittel wie Amin verwendet.

- Kommerzieller Maßstab für das PCC-Verfahren:

- für die Bereitstellung großer CO2-Mengen für EOR und Speicherung (> 1000 MTD)

- Als CO2-Quelle für die chemische Verwendung in kleinem und mittlerem Maßstab (200 - 2000 MTD)

- Als CO2-Quelle für CO2 in Lebensmittelqualität in kleinerem Maßstab (< 500 MTD)

- Hohe Abscheidungseffizienz und Selektivität.

- Der niedrigste Energieverbrauch und die niedrigsten Kosten im Vergleich zu anderen bestehenden PCC-Verfahren.

Hohe Beladungsmenge zwischen Absorptions- und

Desorptionsbedingungen.

- Hohe Selektivität gegenüber dem zu gewinnenden Bestandteil.

- Möglichkeit der einfachen Regenerierung.

- Niedriger Dampfdruck.

- Niedrige Viskosität.

- Chemische und thermische Stabilität zur Vermeidung von Korrosion und

Zersetzung.

- Hohe Absorptions- und Desorptionsraten.

- Geringe Toxizität.

- Gute Verfügbarkeit und niedriger Preis.

→ das optimale Absorptionsmedium gibt es nicht

- MEA wird seit 70 Jahren als Lösungsmittel für die nichtselektive Entfernung saurer Gase verwendet.

- Typische Aminkonzentrationen von etwa 32 Gew.-% zur Entfernung von CO2.

- Zusatz von Korrosionsinhibitoren durch saure Gase.

Drei Hauptprozessabschnitte:

1. Rauchgaskühlung und -verdichtung

2. Absorption von CO2 und Regeneration des Lösungsmittels

(siehe Bild auf der rechten Seite)

3. CO2-Verdichtung

Unterstützung 1

- Bereitstellung von klimaneutralem CO2-

- Zusammen mit Wasserstoff kann das CO aus dem abgeschiedenen CO2

kann in einer dekarbonisierten Energiewirtschaft zur Herstellung

zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe (PtL, PtG, PtC) genutzt werden.

- Wasserstoff sollte durch Elektrolyse erzeugt werden

unter Verwendung erneuerbarer Energie hergestellt werden.

- Industrielle CO2-Emissionen könnten ebenfalls für einen

Zeitspanne zur Bereitstellung des Kohlenstoffs genutzt werden.

Unterstützung 2

- Anstreben „negativer“ Emissionen.

- Große Mengen an CO2 können aus der Atmosphäre zurückgewonnen Atmosphäre zurückgewonnen und in geologischen Formationen gespeichert werden.

- Zusammen mit BECCS ( bioenergie mit CCS, d.h.

Verbrennung von Biomasse und Abscheidung des CO2) ist DACCS (direkte Kohlenstoffabscheidung und -speicherung in der Luft) eine negative

Emissions-Technologie (NET).

- Einige Studien behaupten die Möglichkeit, die Klimaziele auch ohne Klimaziele auch ohne NET zu erreichen, wenn schnell gehandelt wird und der Energieverbrauch drastisch reduziert wird.

- Auf der anderen Seite sehen die meisten Szenarien die

NET als unumgänglich, um die Klimaziele zu erreichen

(insbesondere das 1,5 °C-Ziel).

- Die Umgebungsluft wird z. B. mit Hilfe von

Ventilatoren auf ein Sorptionsmaterial geleitet.

- Bindung von CO2 über absorbierende oder adsorbierende

Stoffe.

- Abtrennung von CO2 aus dem Sorptionsmaterial

durch Zufuhr von thermischer Energie, elektrischer Energie

und/oder Anlegen von Vakuum.