Kolendioxidabscheidung bei Abgasen
Langfristige Energieziele umfassen das Abdecken eines erheblichen Teils des Energiebedarfs durch erneuerbare Energiequellen. Während des Übergangs stellt die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung eine viel versprechende Möglichkeit dar, die Treibhausgasemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe zu senken. Das EU-finanzierte Projekt "Development of postcombustion CO2 capture with CaO in a large testing facility: 'CaOling'" (CAOLING) arbeitete an der Vergrößerung der Kalzium-Looping-Technologie nach der Verbrennung als erforderliche Voraussetzung für eine vorindustrielle Vorführanlage. Kalzium-Looping ist ein Kalkstein (Kalziumkarbonat (CaCO3))-basierter Vorgang, der auf Wirbelschichtreaktoren beruht, die häufig sind und somit keine hohen Installationskosten aufweisen. CaCO3 ist ein exzellentes und kosteneffektives Sorptionsmittel für CO2. Kalzium-Looping bei Abgasen herkömmlicher Kohlenkraftwerke ist somit eine äußerst attraktive Option im Vergleich zu anderen Technologien. Der erste Wirbelschichtreaktor ist ein Apparat, der CO2 aus dem Abgas als CaCO3 abscheidet. Bei dem Vorgang entsteht extrem viel Hitze. Feststoffe aus dem Apparat werden zu einem Wirbelschichtkalzinator geleitet, in dem bei der sauerstoffgeförderten Verbrennung von Kohle hohe Temperaturen entstehen, wodurch CaCO3 zurück zu Kalziumoxid (CaO) und CO2 kalziniert werden. Dieses ist sehr hoch konzentriert und erleichtert somit die Rückgewinnung. Die hohen Temperaturen, die in beiden Reaktoren entstehen, steigern die Prozesseffizienz deutlich. Dies liegt daran, dass mit der Hitze Dampf erzeugt werden kann, der zur Stromgewinnung eine Turbine antreibt. Außerdem kann aus Naturmaterial mit hohen CaO-Konzentrationen Zement für weitere Anwendungsmöglichkeiten gewonnen werden. CAOLING entwickelte neue Sorptionsmittel und Techniken zur Verbesserung der Sorptionsleistung sowie Simulationstools für die Prozessskalierung. Wissenschaftler zeigten bei einem 1,7-Megawatt-Kraftwerk erfolgreich die Umsetzbarkeit der Technologie. Die Wirkungsgradnachteile sind gering und die Technologie ist für eine Nachrüstung in bestehenden Kohlekraftwerken geeignet. Eine sehr hohe CO2-Abscheidungseffizienz (über 90 %) wurde anhand der Ermittlung geeigneter Bedingungen und Parameter in drei verschiedenen Anlagen nachgewiesen. CAOLING ist die größte Initiative weltweit, die das Kalzium-Looping-Verfahren für Post-Verbrennungsabscheidung aus Abgasen testet. Somit sollte ihr Erfolg die EU in eine führende Position auf dem Gebiet bringen.
