Der Einsatz von erneuerbaren Energien, nachhaltigen Brennstoffe und energieeffizienten Prozessen können die Erderwärmung verlangsamen. Aber das allein wird nicht ausreichen. Kurzfristig führt kein Weg an der Abscheidung von CO₂ vorbei, dem sogenannten Carbon Capture an einzelnen Quellen zur Wiederverwendung oder langfristigen unterirdischen Lagerung. Kohlendioxid aufzufangen, wird weithin als die wirksamste kurzfristige Lösung angesehen, um die CO₂-Emissionen einzudämmen und die Industrie auf den Weg zu bringen, ihre Klimaziele zu erreichen.

Das Abscheiden von CO₂ wird bereits seit Jahrzehnten eingesetzt, um Roh-Erdgas in verkaufsfähigen Kraftstoff umzuwandeln oder das abgetrennte CO₂ in Ölfelder zu injizieren, um die Ölgewinnung zu verbessern. Für die heutigen industriellen Großemittenten ist diese Methode jedoch Neuland. Während Öl- und Gasunternehmen schon immer einen klaren wirtschaftlichen Anreiz hatten, CO₂ aus ihren Produktströmen abzuscheiden, galt dies nicht für Zement- oder Stahlhersteller. Das Bild ändert sich vollkommen: In Europa beispielsweise investieren diese Industrien nun in die CO₂-Abscheidung, da diese bei Zertifikatseinsparung und CO2 Nutzung als Wertstoff ökonomischer wird. Dabei müssen sie ihre Preise entsprechend zusätzlichem Aufwand erhöhen, während sie gleichzeitig mit Herstellern in Ländern konkurrieren, in denen es noch keine CO₂-Gesetze gibt. Warten ist keine Option. Klimaschutz – laut gefordert seitens der Regulierungsbehörden und der Öffentlichkeit, stiller gezeigt durch unseren Planeten selbst – ist zu offensichtlich und dringend notwendig. 

Kurz gesagt: Die kohlenstoffintensiven Branchen von heute brauchen einen schnellen, wirksamen und wirtschaftlichen Weg, um ihre CO₂-Emissionen zu senken.

Gasvorbehandlung für langlebigen Betrieb

Zement-, Eisen- und Stahl-, Glas-, Chemie- und Bioenergieindustrie - jeder Industriezweig hat sein eigenes Rauchgasprofil, und die richtige Vorbehandlung der Abgase ist entscheidend für eine optimale und langlebige Leistung der Kohlenstoffabscheidung. Das liegt daran, dass die typischen Abgase Spurenkomponenten enthalten, insbesondere Stickoxide (NOx), Schwefeloxide (SOx), Aerosole und feste Partikel wie Staub. Diese können die Stabilität der Aminlösung, die zur Abscheidung und Entfernung des CO₂ verwendet wird beeinträchtigen. 

Zur Vorbehandlung gehört auch die Einstellung der Feuchtigkeit im Rauchgas. „Wir müssen die Wasserkonzentration in der Aminlösung auf einem stabil Niveau zu halten“ sagt Ortloff. Wird diese zu hoch oder zu niedrig, verschlechtert sich die Leistung. Eine Rauchgasvorbehandlung senkt das Risiko, dass sich Ablagerungen im Carbon-Capture-System bilden, was sich erheblich auf die Wartungskosten auswirkt. 

GEA berücksichtigt die Rauchgasprofile in der Konfiguration der Gasreinigungsanlage. „Wir können dadurch die CO₂-Abtrennung nahtlos in die Abgasleitung jedes Kunden integrieren, um die Betriebskosten durch Erhöhung der Langlebigkeit des Lösemittels zu senken und eine zuverlässigere Abscheidung zu erreichen“, sagt Ortloff.

Flexible Kohlenstoffabscheidung

Abscheidung. Dabei wird das Rauchgas im Gegenstrom durch eine Aminlösung geleitet, die das CO₂ durch Absorption entfernt. Das Lösungsmittel wird dann erhitzt, um reines CO₂ für die endgültige Wiederverwendung oder Lagerung freizusetzen. Während dies in der Öl- und Gasindustrie seit Langem üblich ist, besteht die Herausforderung heute darin, Carbon Capture in einer Reihe anderer emissionsintensiver Industrien schnell und kostengünstig einzuführen. 

„Beim Carbon Capture auf Aminbasis in der Öl- und Gasindustrie handelt es sich in der Regel um Großprojekte mit sehr großen Gasdurchsätzen, deren Bau, Installation und Betrieb sehr kostspielig sind“, erklärt Ortloff. „Das passt einfach nicht zu den Bedürfnissen von Herstellern von Zement, Eisen und Stahl, Glas, Chemie oder Bioenergie, wo es andere Gasdurchsätze und Budgets gibt. Um diese Industrien zu bedienen, brauchen wir einen vereinfachten und flexibleren Ansatz.“

GEA bietet vier unterschiedlich große CO₂-Abscheidungsanlagen an - von 16 bis 200 Kilotonnen CO₂-Abscheidungskapazität pro Jahr, basierend auf der durchschnittlich verfügbaren Abwärme in verschiedenen Industrien. 

Klimafreundliche Verwendung & Sequestrierung

Um eine positive Auswirkung auf die Klimabilanz eines Unternehmens zu erzielen, muss das abgetrennte CO₂ entweder sequestriert werden, zum Beispiel durch langfristige unterirdische Lagerung, oder  fossilen Kohlenstoff zur Herstellung von Gütern oder Kraftstoffen ersetzen. Da der Markt und die Infrastruktur sowohl für die Nutzung als auch für die Speicherung von abgeschiedenem CO₂ relativ neu sind, stellt dies für Unternehmen, die mit der Kohlenstoffabscheidung beginnen, eine zusätzliche Herausforderung dar: 

• Welche Optionen gibt es für die Wiederverwendung, die Lagerung oder den Transport? 
• Welche Anforderungen müssen in Bezug auf Reinheit, Aggregatzustand, Druck und Temperatur erfüllt werden? 
• Und wie kann ein Unternehmen sicherstellen, dass diese Anforderungen auch langfristig erfüllt werden? 

Aus der chemischen Verarbeitung kennt GEA die CO₂-Verflüssigung und Konditionierung, den Transport und die Wiederverwendung. „Wir können das CO₂ je nach Bedarf in die Form bringen, die es für den erforderlichen Transport oder die Einspeisung per Pipeline benötigt“, sagt Ortloff. „Für die industrielle Wiederverwendung ist ein gekühlter Transport in flüssigem Zustand mit Tanks über Lkw oder Bahn möglich. In Europa (EIGA) ist für die Verwendung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eine Reinheit von mindestens 99,9 Prozent vorgeschrieben. Für den Transport in Pipelines, zum Beispiel für die Lagerung, gelten andere Spezifikationen. Da die Transportkosten für flüssiges CO₂ nach wie vor hoch sind, empfiehlt GEA den Unternehmen, potenzielle CO₂-Kunden in ihrer Nähe zu identifizieren und unterstützt beim Festlegen der Anlagengrenzen

• Als langjähriger Partner der Brauereiindustrie hat GEA Erfahrung mit der Rückgewinnung von CO₂ in Lebensmittelqualität zur Wiederverwendung in der Getränkeherstellung.
• In Zusammenarbeit mit Industriepartnern kann GEA Methanol aus CO₂ und H2 synthetisieren, das als Kraftstoff, Kraftstoffzusatz oder Grundbaustein in der chemischen Industrie verwendet werden kann.  
• GEA deckt auch die Herstellung von Karbonaten aus abgeschiedenem CO₂ für den Einsatz in verschiedenen Industrien, darunter Glas, Pharmazeutika, Zellstoff und Papier, ab. „Unsere Kristallisationstechnologien sind Teil von Karbonat-/Bikarbonat Projekten mit einer Produktionskapazität von mehreren 100 Tonnen pro Tag“, so Ortloff. 
• Für zusätzliche Flexibilität bietet GEA die Option einer Zwischenspeicherung des abgeschiedenen CO₂ in flüssiger Form. 
• Darüber hinaus kann die bei der Kühlung und Komprimierung des CO₂ gewonnene Wärmeenergie in ein Wärmeübertragungssystem integriert werden, um die Gesamteffizienz zu erhöhen.

Kleine(re) Schritte für nachhaltigen Erfolg

GEA hat 2021 mit der Entwicklung seines Portfolios zur Kohlendioxidabscheidung begonnen, weil das Unternehmen die Chance erkannt hat, sein jahrzehntelanges Know-how in eine entscheidende neue Phase im Kampf gegen den Klimawandel einzubringen. Tatsache ist auch: Industrien mit hohem Schadstoffausstoß wie die Zement-, Eisen- und Stahlindustrie müssen mit der Kohlenstoffabscheidung klein anfangen, bevor sie zu größeren Anlagen übergehen können. „Wir haben unsere Anlage zur Kohlendioxidabscheidung so konzipiert, dass sie eine CO₂-Abscheidung von 90 Prozent erreicht, und der Pilotversuch hat bestätigt, dass wir dazu in der Lage sind“, bilanziert Ortloff.