Globale Erwärmungsziele – Verstärkter Einsatz von Technologien zur CO2-Reduzierung und Kohlenstoffabscheidung
09 Aug 2021
Um die globalen Erwärmungsziele zu erreichen, muss die Industrie ihre Treibhausgasemissionen weiter reduzieren. Gerade in Industrien mit hohem CO2-Ausstoß können die Lösungen von GEA den Anlagenbetreibern signifikant helfen, schädliche Emissionen zu reduzieren, ihre Energieeffizienz zu verbessern und ihren Weg zu einer kohlenstoffneutralen Produktion zu erleichtern.
Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, sowie die Müllverbrennungs-, Stahl-, Aluminium-, Glas-, Düngemittel- und Zementindustrie haben leider eine Gemeinsamkeit: Sie alle sind als Branchen mit hohem CO2-Ausstoß eingestuft.
Kohlendioxid (CO2), eines von mehreren Treibhausgasen, absorbiert Infrarotstrahlung (Strahlungswärme), die von der Erdoberfläche abgegeben wird, und strahlt sie zurück, was zum Treibhauseffekt beiträgt. Während CO2, Methan und Wasserdampf die häufigsten Treibhausgase sind, fangen auch oberflächennahes Ozon, Stickstoffoxide und fluorierte Gase die Infrarotstrahlung ein. Einmal freigesetzt, können Treibhausgase für Hunderte oder sogar Tausende von Jahren in der Atmosphäre bleiben.
Um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommen zu erreichen, muss der Anstieg der globalen Temperatur auf 1,5 Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau begrenzt werden, um eine weitere katastrophale Erosion des natürlichen Ökosystems der Welt zu verhindern. Gelingt dies nicht, wird die Nahrungsmittelproduktion und vor allem das Leben auf unserem Planeten im Allgemeinen zunehmend bedroht.
Wir sind kollektiv für die Bewältigung des Klimawandels verantwortlich. Wir müssen das Tempo beschleunigen und den Umfang unserer Maßnahmen erweitern und dieses kommende Jahrzehnt zu einem Jahrzehnt des globalen Handelns gegen den Klimawandel machen."- Vereinte Nationen, Jahresbericht 2019 zum Klimawandel
- Vereinte Nationen, Jahresbericht 2019 zum Klimawandel
GEA trägt durch unterschiedliche Lösungen zu einer CO2-Minderung bei und unterstützt die kreislauforientierte Kohlenstoffwirtschaft
Um der dringenden Reduktion von Emissionen weltweit gerecht zu werden, hat GEA ein spezielles Arbeitsteam eingerichtet, um die Entwicklung bei der CO2-Reduzierung in stark emittierenden Industrien voranzutreiben, insbesondere mit dem Fokus auf:
- Steigerung der Energieeffizienz von Produktions- und Emissionsprozessen
- Lösungen, die die Abscheidung, Speicherung und Nutzung von Kohlenstoff erleichtern
Als etablierter Weltmarktführer in der Entwicklung, Konstruktion und Installation von Emission Control Systeme und Technologien für Kunden in den wichtigsten Prozessindustrien verfügt GEA über mehr als ein Jahrhundert an Erfahrung. Dieses vielfältige Portfolio umfasst:
- Gasreinigungstechnologien für die Eisen- und Stahlindustrie, Nichteisenmetallurgie, Glas-, Zement- und Chemieindustrie
- Gasreinigungslösungen für Fluid Catalytic Cracking-Anlagen in Raffinerien
- nasse, halbtrockene und trockene Wäscher zur hocheffizienten Abgasreinigung
Steigerung der Energieeffizienz in der Produktions- und Einhaltung von Emissionen
Die Nutzung von Abwärme aus industriellen Prozessen wie der Glas- und Zementherstellung ist zwingend erforderlich, um die globalen Klimaschutzziele zu erreichen. Dies erfordert die Integration einer Abwärmerückgewinnungsanlage (WHRU), die eine wesentlich nachhaltigere Alternative darstellt, als die Wärme einfach an die Atmosphäre abzugeben - oder die Gase durch Einspritzen von Wasser zu kühlen. Bei der letztgenannten Methode geht zum Beispiel wertvolle Wärmeenergie verloren oder sie steht bei einer weitaus weniger wünschenswerten Temperatur zur Verfügung.
Diese zurückgewonnene Wärme kann im Rahmen des Luftaufbereitungsprozesses oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Ebenso kann sie zur Erzeugung von Druckluft genutzt werden, die im Produktionsprozess benötigt wird oder in Fernwärmenetze oder andere Trocknungsprozesse abgeleitet wird.
Der Zementhersteller und GEA Kunde Heidelberger Zement wird in den kommenden Monaten eine WHRU in Betrieb nehmen. Das System wird die Prozesswärme, die bei der Klinkerkühlung entsteht, in einen Trockner leiten, um jährlich etwa 70.000 Tonnen entwässerten Klärschlamm aus regionalen Kläranlagen auf 90 Prozent Trockensubstanz zu bringen. Mit einem Heizwert von 11 bis 13 Megajoule pro Kilogramm werden die Feststoffe vor Ort gelagert und als grüne Energie für das Werk genutzt, wodurch eine erhebliche Menge fossiler Brennstoffe ersetzt wird. Diese Lösung ist ein Beitrag zum Ziel des Unternehmens, die CO2-Emissionen bis 2025 um 30 Prozent zu reduzieren und bis 2050 CO2-neutralen Beton herzustellen.
2012 unterstützte GEA den deutsch/österreichischen Hersteller Rohrdorf Zement mit der weltweit ersten nachgeschalteten Entstickungsanlage für die Zementproduktion. Die Anlage umfasst eine GEA Wärmerückgewinnungseinheit (WHRU) und einen Übertragungskreislauf, damit die Wärme vor Ort wiederverwendet werden kann.
Der Glashersteller Saint Gobain in Pisa, Italien, verwendet eine GEA WHRU und ein Organic Rankine Cycle (ORC) Kraftwerk, um thermische Energie aus seiner Ofenabluft zu gewinnen. Vor Ort wird diese Energie dann:
- genutzt durch die Heizungsanlage zur Beheizung der Gebäude
- in Strom umgewandelt, um das interne Netz des Werks zu versorgen
- in Druckluft umgewandelt, um mehrere pneumatische Maschinen anzutreiben
Dadurch spart das Unternehmen an diesem Standort jährlich rund 5.000 Tonnen CO2 und fast eine Million US-Dollar an Stromkosten ein.
Eine ORC-Anlage ist eine gute Option, um die CO2-Emissionen deutlich zu reduzieren, insbesondere in Anlagen, in denen schwankende thermische Leistung in den ORC eingespeist wird. Dazu gehören Glasanwendungen und die Klinkerkühlseite in Zementwerken. Ebenso erzeugt eine ORC-Anlage keine zusätzlichen CO2-Emissionen.
Erleichterung der Abscheidung, Speicherung und Nutzung von Kohlenstoff
Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, -speicherung und -nutzung (CSS/CCU) kommen zum Einsatz dort, wo CO2 in Fabriken und fossil befeuerten Kraftwerken entsteht. In einigen Industrien gehen die energiebedingten CO2-Emissionen mit prozessbedingten Emissionen einher, die aus der Umwandlung des Ausgangsmaterials selbst stammen (z. B. CaCO3 → CaO in der Zementindustrie) und daher nicht durch eine Reduzierung des Energiebedarfs des Prozesses oder durch den Wechsel zu alternativen Brennstoffen vermieden werden können. CO2 abzufangen, bevor es in die Atmosphäre gelangt, und es dann zu nutzen oder zu speichern, ist eine machbare Option und entscheidend für die Minimierung des Treibhauseffekts.
Die Technologien zur Emissionsminderung von GEA erfüllen alle notwendigen Bedingungen für den Einsatz der CO2-Wäsche, einem Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus dem Abgas. Bevor dies jedoch möglich ist, muss das Abgas gereinigt werden. Für eine effiziente Leistung des CO2-Abscheidesystems (z.B. mittels Aminwäsche) und um eine dauerhafte Funktion des Absorptionsmediums zu gewährleisten, benötigen CO2-Abscheidungsanlagen saubere Rauchgase.
Der erste Schritt ist eine Vorbehandlung und Feinstaubabscheidung, für die GEA diverse Lösungen zur Entfernung von Schadstoffen, einschließlich Schwefel- und Stickoxiden, anbietet. Sobald das Abgas sauber ist, kann die CO2-Abscheidung beginnen. Um sicherzustellen, dass der Prozess die Produktion nicht behindert, empfiehlt GEA nachgeschaltete Prozesse zur CO2-Abtrennung.
Es ist empfehlenswert zunächst stabile, planbare und kompatible Verwertungswege für abgeschiedenes CO2 zu evaluieren, bevor Hersteller einen Abtrennungsprozess und die zugehörige Anlage auswählen. GEA bietet kleine und mittelgroße CO2-Abscheidungsanlagen mit großer Flexibilität an, die es den Kunden ermöglichen, bei variierenden Abgaszusammensetzungen, CO2 mit unterschiedlichen Reinheitsgraden zu erzeugen; dies schließt Lösungen ein, die Karbonate, Amine und in Zukunft auch Ammoniak, nutzen.
Das bei industriellen Prozessen abgeschiedene - oder aus der Atmosphäre gewonnene - CO2 kann anstelle von Kohlenstoff aus fossilen Quellen verwendet werden. Abgefangenes CO2 wird bereits für viele Anwendungen und Industrien genutzt, darunter:
- Enhanced Oil and Gas Recovery (EGR): CO2 wird in erschöpfte Öl bzw. Gasreservoirs injiziert, um die Öl/Gasausnutzung zu erhöhen
- Produktion von kohlensäurehaltigen Getränken
- Härten von Beton
- Rohstoff für die chemische Produktion beispielsweise von Kunststoffen, oder E-Treibstoffen wie Methanol
- Förderung des Algenwachstums als Futtermittel für die Fischzucht
Globale Herausforderungen erfordern einen erfahrenen Partner
Durch eine Partnerschaft mit GEA haben Kunden einen weltweit führenden Anbieter an ihrer Seite, der über jahrzehntelange Erfahrung mit Technologien zur Emissionsminderung verfügt. Tiefgreifende Branchenkenntnisse und ein wissenschaftliches Verständnis der Abgaseigenschaften ermöglichen es GEA, Emissionsminderungssysteme mit langer Lebensdauer zu entwickeln. Unsere Lösungen zur Wärmerückgewinnungseinheit und Staubreinigung von Gasströmen, einschließlich der thermischen Trennung, werden weltweit von Kunden eingesetzt, um die gesetzlichen Emissionsanforderungen mit dem geringstmöglichen Energieverbrauch zu erzielen - und immer öfter zu übertreffen.
Die Lösung unserer Klima-Herausforderungen muss damit beginnen, die Notwendigkeit und Dringlichkeit zu akzeptieren. Alle Entscheidungsträger und Beteiligten müssen dann den Mut und die Bereitschaft zur Kooperation haben - mit den richtigen und spezifischen Lösungen für die einzelnen Emittenten."- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
- Felix Ortloff, Head of Scrubber Systems, GEA
CO2-Emissionen haben ihren Preis
Das Carbon Pricing Konzept bezieht sich auf Initiativen, die einen expliziten Preis für Treibhausgasemissionen festlegen - ausgedrückt als Wert pro Tonne Kohlendioxid-Äquivalent (tCO2e). Die Idee einen Preis für Kohlenstoffemissionen einzuführen erfolgte, um eine Verhaltensänderung herbeizuführen und letztendlich die Emissionen zu reduzieren. Der tatsächliche Kohlenstoffpreis ist die Summe verschiedener marktbasierter Instrumente (spezifische Energiesteuer, CO2-Steuer und der Preis für CO2-zertifikate). Die CO2-Steuer, ein preisbasiertes Instrument ist in einigen Ländern niedrig, in anderen, wie z.B. Schweden, deutlich höher (126 US$ pro Tonne). Der Preis für CO2-zertifikate ist ein volumenbasiertes Instrument und bestimmt auch die Kosten für die Teilnahme an Emissionshandelssystemen (ETS).
Da die Industrie weiterhin nach Wegen sucht, um auf erneuerbare Energiequellen umzusteigen, sind Investitionen in CO2-Minderungs- und Verwertungstechnologien weiterhin von entscheidender Bedeutung. Die wichtigsten Vorteile sind:
- Reduzierung der Treibhausgasemissionen
- reduzierte CO2-Steuer
- Einnahmequellen aus dem Verkauf von CO2 und CO2-basierten Produkten
- reduzierte Energiekosten und Kraftstoffsteuer durch Wärmerückgewinnung
