Forschenden ist ein Durchbruch gelungen: Die Entdeckung eines metallorganischen Gerüstmaterials, das CO2 bei sehr hohen Temperaturen aus Abgasströmen abscheidet.
In Industrieanlagen, z.B. in Zement- oder Stahlwerken, fallen große Mengen Kohlendioxid an. Die hohen Temperaturen der Abgase stellen Abscheidungstechnologien vor Herausforderungen. Derzeit werden überwiegend Amin basierte Verfahren eingesetzt (Aminwäsche), hierbei wird jedoch viel Energie und Wasser für die Abkühlung der Gase benötigt.
Effizientes Material für die Abscheidung von CO2 entwickelt
Forschende der University of California, Berkeley haben ein hochporöses Material entdeckt, das CO2 auch bei den in Industrieanlagen vorherrschenden Temperaturen aus dem Abgasstrom abscheidet. Es handelt sich um eine metallorganische Gerüststruktur (metal-organic framework, MOF). Wie alle MOFs besteht sie aus Metallionen sowie organischen Verbindungselementen und zeichnet sich durch eine extrem große spezifische Oberfläche aus: Etwa sechs Fußballfelder pro Esslöffel – eine riesige Fläche für die Adsorption von Gasen. Das vom Forscherteam untersuchte MOF enthält außerdem Zinkhydrid-Gruppen, die das CO2 reversibel binden.
In Versuchen konnten die Forschenden zeigen, dass der neue MOF-Typ Kohlendioxid sehr effizient bei Temperaturen > 200 °C aus Abgasen abscheiden kann, die CO2-Konzentrationen wie Zement- und Stahlwerke besitzen (20 bis 30 % CO2), sowie aus weniger konzentrierten Emissionen wie von Erdgaskraftwerken (4 % CO2).
Laut den Forschenden ist das untersuchte Material sehr stabil und kann mindestens 90 % des CO2 binden, mit dem es in Kontakt kommt. Durch Spülen mit anderen Gasen oder Anlegen von Vakuum kann das CO2 entfernt bzw. desorbiert werden. Anschließend steht das MOF für einen weiteren Adsorptionszyklus zur Verfügung.
Weiterer Forschungsbedarf
In weiteren Forschungsarbeiten soll untersucht werden, ob Varianten dieses MOF auch andere Gase adsorbieren können oder ob durch Modifikationen eine Steigerung der CO2-Adsorption möglich ist. Die aktuellen Erkenntnisse eröffnen eine Vielzahl neuer Möglichkeiten für Hochtemperatur-Gastrennverfahren.
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Das C.A.R.M.E.N.-Positionspapier zu Carbon Capture, Utilization and Storage finden Sie hier.