Chemical Looping Combustion Verbrennungsverfahren mit CO₂-freier Abgasluft

Wie kann man verhindern, dass CO₂ bei Verbrennungsprozessen in die Atmosphäre gelangt? Unter Leitung der TU Wien versuchen Forscher in dem Projekt „Success“ diese Fragen zu beantworten, indem sie Chemical Looping Combustion (CLC) weiterentwickeln – das Verbrennungsverfahren ermöglicht die Abscheidung von CO₂ ohne zusätzlichen Energieaufwand.

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Technische Universität Wien

Wien – Das CO₂ entsteht, lässt sich oft nicht vermeiden. Aber durch kluge Verbrennungsmethoden kann man erreichen, dass sich das klimaschädliche Gas gar nicht erst mit der Verbrennungsluft mischt. Die TU Wien forscht an Chemical Looping Combustion (CLC) – einem Verbrennungsverfahren für Kraftwerke oder große Industrieanlagen, das die Abscheidung von CO₂ fast ohne zusätzlichen Energieaufwand ermöglicht. Nun leitet die Universität das neue Forschungsprojekt „Success“ mit einem Gesamtvolumen von zehn Millionen Euro. Sieben Millionen davon werden im Rahmen des FP7-Förderprogramms von der EU beigesteuert.

Zwei Verbrennungsschritte ohne Flamme

Die weltweit größte CLC-Anlage für gasförmige Brennstoffe (wie etwa Erdgas), die derzeit in Betrieb ist, steht in den Laborräumen des Instituts für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften an der TU Wien. Dort werden Brennstoffe nicht bloß mit der Luft verbrannt, wie das sonst üblich ist, sondern der Verbrennungsprozess wird auf zwei Schritte aufgeteilt. „Bei der Verbrennung an der Luft entsteht Abgas, das zum Großteil aus Stickstoff besteht“, erklärt Stefan Penthor vom Zero-Emission-Technologies-Team der TU Wien. „Deshalb kann man das darin enthaltene CO₂ nicht effizient lagern oder sinnvoll weiterverwenden.“

Im zweistufigen Verbrennungsverfahren in einer CLC-Anlage kommt der Brennstoff allerdings nie in direkten Kontakt mit Luft: Brennstoff und Luft durchströmen zwei getrennte Behälter. Zwischen diesen beiden Reaktoren lässt man Metalloxid-Partikel zirkulieren. Im Luft-Reaktor nimmt das Metalloxid weiteren Sauerstoff auf, den es im Brennstoff-Reaktor dann an den Brennstoff abgibt. So wird ganz ohne Flamme oxidiert, dabei entsteht Kohlendioxid und Wasserdampf.

„Wir haben nun also kein Gemisch von Luft und CO₂, sondern zwei verschiedene Abgasströme“, erklärt Penthor. Aus dem Luftreaktor kommt nur sauerstoffarme Luft ohne CO₂, die bedenkenlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Der Abgasstrom aus CO₂ und Wasser, der aus dem Brennstoffreaktor kommt, wird aufgetrennt: Das Wasser kann ganz einfach auskondensiert werden, übrig bleibt fast reines CO₂, das dann gespeichert oder weiterverwendet werden kann. Es gibt bereits Pilotprojekte, in denen die zeitlich unbegrenzte unterirdische Lagerung von CO₂ in ehemaligen Erdgas-Lagerstätten geprüft wird.

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