Ein Treibhausgas für die Energiewende

Auf den ersten Blick wirkt es ganz einfach: Das Kohlendioxid, was in Kohlekraftwerken und in der Industrie entsteht, wird in Methan (CH₄) umgewandelt und ins Erdgasnetz eingespeist. Der Problemstoff CO₂ wird zum Rohstoff der Energiespeicherung und zur Kohlenstoffquelle für chemische Grundstoffe. Das klingt nach einer sauberen Lösung und es wäre auch eine, aber wie immer gibt es noch einige Probleme aus dem Weg zu räumen. Dass in diesem Konzept ein enormes Potenzial steckt zeigt das Engagement großer Namen im Verbundprojekt „iC⁴ – Integrated Carbon Capture, Conversion and Cycling“, also die integrierte Abtrennung, Umwandlung und Nutzung von CO₂. Neben Siemens, Linde, EON, MAN und den Chemieunternehmen Wacker und Clariant beteiligen sich auch das Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) aus Stuttgart und die Technische Universität München (TUM) an dem Projekt. Seit zwei Jahren arbeiten die Forscher bereits an der Gründung dieses Innovationsverbundes, jetzt ist endlich der offizielle Startschuss gefallen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Projekt mit 6,3 Mio. Euro und die Verträge über die Zusammenarbeit sind unterzeichnet. Erste Ergebnisse werden in einigen Monaten erwartet.

Insgesamt lässt sich die Arbeit des Verbundprojektes in vier Schritte einteilen, an denen die Verbundpartner jeweils unterschiedlich intensiv beteiligt sind, jeder nach seinen Stärken. Um aus dem Klimakiller CO₂ ein Energiespeichermedium zu machen, muss es zunächst aus den Prozessen abgetrennt werden, in denen es entsteht, also im Kohle- und im Erdgaskraftwerk, in industriellen Prozessen aber auch bei der Biogasproduktion. Die Abtrennung von Kohlendioxid aus der Luft bzw. aus Abgasen erfolgt mithilfe von Membrantechnologien. Hierzu arbeiten die verschiedenen Partner des Verbundprojektes an der Entwicklung neuer und verbesserter Membranschichten. Der Abtrennungsprozess soll möglichst reines Kohlendioxid hervorbringen, und dazu müssen „spezialisierte Membranen“ geschaffen werden, die nur die CO₂-Moleküle durchlassen. Das Chemieunternehmen Wacker ist einer der weltweit größten Hersteller von Silikonen, die sich als Membranmaterialien eignen. Die so entwickelten Materialien sollen anschließend vom Fraunhofer-Institut zu Membranen „zusammengebaut“ werden und in Anlagen der Linde AG getestet werden. Auch aus Feststoffen kann CO₂ abgetrennt werden, mit der so genannten adsorptiven Abtrennung. Siemens betreibt zu dem so genannten Post-Capture-Verfahren, also der Abtrennung von CO₂ nach der Verbrennung bereits eine Versuchsanlage im bayerischen Staudinger. Bisher werden lediglich 0,65% der CO₂-Emissionen genutzt, das soll sich ändern. Denn bis 2050 müssen die Emissionen um 75% reduziert werden, damit das globale 2-Grad-Ziel eingehalten werden kann. Neben der Einsparung von Energie gilt die Abtrennung und Nutzung von Kohlendioxid als wichtigste Lösung. Jedoch sind die Kosten für die Abtrennung und die Reinigung des CO₂ in Kraftwerksprozessen bislang sehr hoch und die Kraftwerke verwenden bis zu 46% der von ihnen erzeugten Energie auf diese Verfahren. Der Projektteil der adsorptiven Abtrennung von CO₂ wird sich deshalb verstärkt der Kosten- und Energiereduzierung widmen. Die größte Herausforderung sind dabei die enormen Mengen von CO₂. Erzeugt ein Kraftwerk 500 MW Strom, werden gleichzeitig 500 Tonnen CO₂ produziert, sagt Dr. Andreas Geisbauer von Clariant.