Unter Carbon Capture and Utilization (CCU) versteht man die Abscheidung und anschließende Nutzung von Kohlendioxid (CO2) als Rohstoff. CO2 kann dabei entweder direkt oder indirekt genutzt werden. Bei der indirekten Nutzung wird es in andere Stoffe umgewandelt, beispielsweise in Grundchemikalien. Diese werden derzeit großteils aus Erdgas oder Erdöl hergestellt – CCU könnte die fossilen Rohstoffe künftig zumindest teilweise ersetzen. Wichtige Voraussetzung dafür sind Erneuerbare Energien und grüner Wasserstoff. Schwerpunkt bei C.A.R.M.E.N. e.V. sind innovative, dezentral umsetzbare CCU-Technologien, die einen Beitrag zu einer klimaneutralen Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft leisten.
Unsere Themen
CO2 Quellen
Für CCU sind grundsätzlich verschiedene CO2-Quellen nutzbar: Die Atmosphäre (Direct Air Capture, DAC) sowie Punktquellen des Energiesektors (Kraftwerke, Müllverbrennungs- und Bioenergieanlagen) und des Industriesektors. Ein Teil der industriellen Emissionen ist technisch nicht vermeidbar, da CO2 in manchen Prozessen als Reaktionsprodukt entsteht (z. B. Zementherstellung oder fermentative Prozesse). Je nach Energieträger bzw. Rohstoff ist das Kohlendioxid fossilen oder biogenen Ursprungs. Relevante Punktquellen für CCU, die langfristig verfügbar sind und hohe CO2-Konzentrationen aufweisen, sind u. a. Biogasanlagen (45 Vol-%), Zementwerke (20 Vol-%) oder Müllheizkraftwerke (12-15 Vol-%).
CO2 Abscheidung
Zur Abscheidung von CO2 aus Gasgemischen werden physikalisch-chemische Verfahren genutzt. Großtechnisch sind meist chemische Absorptionsverfahren wie die Aminwäsche im Einsatz, aber auch Kryogen- und Druckwechseladsorptionsverfahren (Pressure Swing Adsorption, PSA) werden bereits in der Praxis umgesetzt. Die Verfahren sind unterschiedlich energieintensiv. Welches Verfahren sich im Einzelfall eignet, hängt primär von der CO2-Quelle bzw. deren CO2-Konzentration ab. Weitere Kriterien sind die geplante Nutzung und die dafür erforderliche Reinheit.
Verfahren zur Konversion von CO2
Kohlendioxid kann auf biotechnologischem oder chemischem Weg in ein breites Produktspektrum umgewandelt werden. Für biotechnologische Prozesse werden Mikroorganismen oder Algen genutzt. Bei der chemischen Konversion unterscheidet man zwischen der Mineralisierung (Bildung von Carbonaten) und katalytischen Verfahren (u. a. thermochemisch, elektrochemisch, photokatalystisch, plasmakatalytisch), in denen CO2 mit oder ohne Wasserstoff zu organischen Kohlenstoffverbindungen umgesetzt wird. Die thermochemische Konversion ist derzeit die ausgereifteste Technologie.
Nutzungsmöglichkeiten von CO2
Mittels CCU kann ein breites Spektrum von Zwischen- und Endprodukten hergestellt werden. Wichtige Beispiele sind Methan, Methanol, organische Säuren, Syngas, Naphtha, Polycarbonate, Harnstoff oder Proteine. Diese sind vielseitig nutzbar – entweder direkt wie Polycarbonate als technische Kunststoffe oder Harnstoff in Kosmetika. Alternativ werden sie chemisch zu Chemikalien, Polymeren und Kraftstoffen umgewandelt. Die durch Mineralisierung von CO2 gebildeten Carbonate werden z. B. als Füllstoff, Lebensmittelzusatz oder Baustoff eingesetzt. Darüber hinaus hat sich eine Reihe von direkten Anwendungen für Kohlendioxid etabliert, z. B. als Extraktions- und Reinigungsmittel, Kohlensäure für Getränke oder Düngemittel in Gewächshäusern.
Aktuelles
Unsere Veranstaltungen zum Thema Carbon Capture and Utilization
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Publikationen
Studien & Positionspapiere
C.A.R.M.E.N.-Positionspapier Carbon Capture, Utilization and Storage – Stand und Perspektiven von biomasseassoziierten Verfahren (C.A.R.M.E.N. e.V. 2022)
Eine der wichtigsten Ursachen des gegenwärtigen Klimawandels ist die vom Menschen verursachte Freisetzung des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid (CO2). Durch die Vermeidung der Emissionen und durch die Entnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre wollen Deutschland und Europa bis Mitte des Jahrhunderts Treibhausgasneutralität erreicht haben. Zum Positionspapier gelangen sie
hier: Positionspapier Carbon Capture, Utilization and Storage – Stand und Perspektiven von biomasseassoziierten Verfahren .
Carbon Capture and Utilisation and Storage in the EU, Status Report (JRC 2023)
Comprehensive Carbon Management (RCI 2023)
Förderprogramme und Forschungsprojekte
Projekte der BMBF-Förderrichtlinie CO2-WIN
Die BMBF-Förderrichtlinie CO2WIN fokussiert auf drei Bereiche der Nutzung von CO2. Diese sind chemische und biotechnologische Prozesse zur Produktion nachhaltiger Chemikalien und Kraftstoffe, elektro- und photochemische Umwandlung von CO2, sowie die CO2-Mineralisierung zur Herstellung klimaschonender Baustoffe. Diese technologische Vielfalt wird notwendig sein, damit die industrielle Kreislaufführung von Kohlenstoff in der Zukunft gelingen kann.
Mehr zu den Projekten erfahren Sie auf der Webseite
der BMBF-Förderrichtlinie CO2-WIN.
Rahmenbedingungen
EU-Strategie für das industrielle CO2-Management
Carbon Management-Strategie Deutschland (2024)
Unser Beratungsangebot
Wir beraten und informieren Sie gerne rund um das Thema Carbon Capture and Utilization – online, telefonisch oder persönlich vor Ort!
Hier finden Sie unsere C.A.R.M.E.N.-Expertinnen in diesem Bereich:
