Adsorptive CO₂-Abscheidung und -Wiederverwendung
Technologie-Check
Definition und Wirk-/Funktionsprinzip
Bei adsorptiven Verfahren wird CO2 an porösen Feststoffen (z. B. Aktivkohle, zeolithische Materialien oder metallorganische Gerüste) bei moderaten Temperaturen und Drücken gebunden. Die Regeneration erfolgt durch Druck- oder Temperaturwechsel, sodass ein konzentrierter CO2-Strom entsteht, der z. B. in Gewächshäusern, in Gewerbeprozessen oder als Vorstufe weiterer CCU-Routen genutzt werden kann. Die Grundtechnologie ist industriell etabliert und modular einsetzbar. Nutzenpotenziale ergeben sich u. a. für Gewächshaus- und Lebensmittelindustrie, kleinere Industrie- und Gewerbebetriebe mit CO2-haltigen Abgasen sowie als vorgeschaltete Stufe für weitere CCU- oder CCS-Prozesse.
Kennzahlen und Reifegrad (Richtwerte)
- Technologischer Reifegrad (TRL): 7–8 (für klassische Adsorbertechnologien)
- Energiebedarf: 144–400 kWh je t abgetrenntem CO2
- Wasserstoffverbrauch: 0
- Typische Modul-/Pilotgröße: Container mit 20–40 Liter Adsorbensvolumen
- Typischer Durchsatz: 0,2–0,5 t CO2 pro Tag
- Anforderungen an den CO2-Strom: 0,04–20 Vol.-% CO2; Luftfeuchte < 50 % r. F.
- Typische Produkte: reiner CO2-Strom (Food-/Greenhouse-Qualität)
Quelle: THINKTANKirs Publikation: CCU-Technologien: Status Quo und Zukunftsperspektiven
SWOT-Analyse
Stärken
- Modulare, flexible Einsetzbarkeit; Bereitstellung eines konzentrierten CO2-Stroms als Vorstufe für nachgelagerte CCU/CCS-Prozesse
- Industriell etabliert; Nutzung in verschiedenen Anwendungsfeldern (u. a. Gewächshaus-/Lebensmittelindustrie, kleinere Industrie-/Gewerbebetriebe)
Schwächen
- Anforderungen an den Zustrom (CO₂-Konzentration und Luftfeuchte) können die Einsatzmöglichkeiten einschränken
- Leistungsdaten stark material- und prozessabhängig (z. B. Adsorbens, Zyklusführung)
Chancen
- Einsatz als vorgeschaltete Stufe für unterschiedliche CCU-Routen durch Bereitstellung eines reinen CO2-Stroms
- Potenziale für dezentrale Anwendungen durch modulare Container-/Pilotsysteme
Risiken
- Sensitivität gegenüber Verunreinigungen/Feuchte (abhängig vom Systemdesign und Adsorbens) kann Betrieb/Standzeit beeinflussen
- Wirtschaftlichkeit hängt stark von Rahmenbedingungen (CAPEX/OPEX, Energiepreise, regulatorische Faktoren) ab
Erfolgsbeispiel
VPSA-Pilot (3-Kolonnen) an der Université de Mons (Belgien): An der Université de Mons (Belgien) wurde im Rahmen eines EU-Projekts ein 3-Kolonnen VPSA-Pilot aufgebaut, in dem das MOF-Material MIL-160(Al) zur CO2-Abscheidung aus einem Gasgemisch mit 15 Vol.-% CO2 getestet wurde. Der Versuch erreichte eine CO2-Reinheit von knapp 90 % bei rund 93 % Rückgewinnung und demonstriert das Potenzial neuartiger Adsorbentien für energieeffiziente CO2-Abtrennung. Zum Erfolgsbeispiel.
