Kalziumkarbonat-Looping: CO2-Abscheidung bereit zur vorkommerziellen Demonstration
Beim CCL setzt man Sorptionsmittel auf Kalkbasis ein. Es eignet sich besonders zur Nachrüstung vorhandener Stromerzeugungs- und Industrieanlagen. Mit dieser Technik kombiniert man geringe Einbußen im Nettowirkungsgrad mit niedrigen CO2-Vermeidungskosten und geringen Umweltbelastungen. Das EU-finanzierte Projekt SCARLET beschäftigte sich mit der Demonstration der Technik im halbindustriellen Pilotmaßstab sowie den wichtigsten Anforderungen an die Hochskalierung des Prozesses auf Einheiten im größeren Maßstab. Langfristige Pilotversuche konzentrierten sich auf die Reaktionsfähigkeit des Sorptionsmittels unter realistischen Betriebsbedingungen, um zuverlässige Informationen über die Prozessleistung zu erhalten. Die mit Hilfe verschiedener Kalk-Sorptionsmittel erzielten Resultate belegten im stationären Zustand vorliegende Absorptionsraten im Karbonator von mehr als 90 % und Gesamt-CO2-Abscheidungsraten von mehr als 95 % innerhalb eines breiten Spektrums von Parametern. Die Ergebnisse der Pilotversuche stellen einen konsistenten Satz von experimentellen Daten im halbindustriellen Maßstab sowie wertvolle Betriebserfahrungen bereit, die es gestatten, den Prozess auf solider Grundlage hochzuskalieren. Im Vergleich mit experimentellen Daten aus langfristigen Pilotversuchen bei 1 MWth wurden zuverlässige Simulationsinstrumente entwickelt und validiert, um eine Erweiterung auf einen größeren Maßstab vorzunehmen. In Hinblick auf die Kommerzialisierung wurde eine hochskalierte 20-MWth-Pilotanlage konzipiert. Die vollmaßstäbliche Anwendung des CCL-Prozesses auf Kraftwerksanlagen, Zement- und Stahlwerke belegt im Vergleich zu anderen CO2-Abscheidungstechnologien einen Verlust des Nettowirkungsgrads in einem Bereich von 6 bis 7 Prozentpunkten (einschließlich CO2-Kompression) für Steinkohle- und Braunkohlekraftwerke in Kombination mit sehr konkurrenzfähigen CO2-Vermeidungskosten von 20 bis 27 EUR pro Tonne CO2. Die Einbindung des CCL in Zementanlagen ist von besonderem Interesse, da das verbrauchte Sorptionsmittel auf direktem Wege als Rohstoff für die Klinkerproduktion eingesetzt werden kann, was zu deutlich geringeren CO2-Vermeidungskosten als die Aminwäsche führt. Überdies kann bei der Kalzinierung von Rohmehl freigesetztes CO2 nur durch CO2-Abscheidung vermieden werden. In Lebenszyklusanalysen kommt man zu dem Schluss, dass die Umweltbelastung durch Kraftwerke und Industrieanlagen mit der CCL-Nachrüstung um einiges reduziert werden kann. SCARLET hat einen großen Schritt in Richtung Reife und Kommerzialisierung einer der vielversprechendsten CO2-Abscheidungstechnologien unternommen. Die CCL-Technik wird zur Minderung der CO2-Emissionen aus verschiedenen Emissionsquellen, insbesondere bei Energie- und Industrieanwendungen, beitragen.
Schlüsselbegriffe
Calcium Carbonate Looping, Kalziumkarbonat-Looping, CO2-Abscheidung, Kohlendioxidabscheidung, CO2, Strom, Zement und Stahl, SCARLET
