Carbon Capture and Utilization

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Carbon Capture and Utilization (zu deutsch: CO2-Abscheidung und Verwendung, abgekürzt CCU), auch Carbon Dioxide Utilization (CDU; zu deutsch: CO2-Nutzung), bezeichnet die Abscheidung von Kohlenstoffdioxid (CO2) insbesondere aus Verbrennungs-Abgasen und dessen angeschlossene Verwendung bei weiteren chemischen Prozessen. Ein alternativer, selten verwendeter Begriff ist Carbon Capture and Recycling (CCR).

Der Begriff ist eng mit Carbon Capture and Storage (CCS) verknüpft, bei dem das abgeschiedene CO2 zunächst nur behälterlos gespeichert wird. Im Gegensatz zum CCS ist beim Carbon Capture and Usage nicht der Entzug von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre das primäre Ziel, sondern die Bereitstellung chemischer Rohstoffe. Fossile Kraftwerke mit CCU-Technik liefern also zunächst Kohlenstoffdioxid als Rohstoff für andere Anwendungen, das zwischenzeitlich gebunden wird, bei der energetischen Verwendung anschließend aber wieder freigesetzt wird.[1] Damit hat der CCU-Prozess per se keinen Klimaschutzeffekt, kann jedoch in einer Kreislaufwirtschaft eine wichtige Rolle spielen. Wird CCU anstelle von CCS eingesetzt, kommt es zu einem Mehrausstoß an CO2, da der gebundene Kohlenstoff nach Nutzung der aus dem CO2 gewonnenen Rohstoffe wieder freigesetzt wird. Wird das genutzte Kohlendioxid jedoch dauerhaft vor Freisetzung geschützt, kann der Prozess eine wichtige Rolle zum Klimaschutz spielen.

Anwendungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Energiespeicherung und Treibstoffherstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

CCU gilt als wichtige Basistechnologie für die Herstellung von E-Fuels in vollständig regenerativen Energiesystemen. Wichtige Einsatzgebiete für diese über Power-to-Fuel-Anlagen hergestellten E-Fuels sind kaum zu elektrifizierende Anwendungen im Verkehrsbereich, insbesondere der Flug- und Schiffsverkehr, bei denen auch weiterhin Treibstoffe mit hoher Energiedichte benötigt werden.[2]

Die CCU-Technologie könnte dazu genutzt werden, sogenanntes EE-Gas zur Energiespeicherung herzustellen. Als EE-Gas wird ein Brenngas bezeichnet, das mit sog. Power-to-Gas-Anlagen unter dem Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien (EE) hergestellt wird.[3]

Ausgangsmaterialien für die Herstellung der Brennstoffe sind Wasser und Kohlendioxid (bei Methan), die in Zeiten überschüssiger erneuerbarer Energie unter anderem zur Netzstabilisierung mittels Wasserelektrolyse in Wasserstoff[4] und anschließend per Methanisierung in Methan umgewandelt werden. Geeignete Kohlenstoffdioxidquellen sind z. B. Biogasanlagen.[5] Bei diesen fällt CO2 bei der Biogasproduktion an, das zuvor durch die vergorenen Pflanzen aufgenommen wurde, womit ein geschlossener Kreislauf herrscht.

Mineralisierung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein weiteres vielversprechendes Anwendungsgebiet ist die Mineralisierung von CO2. Durch diese könnte Kohlendioxid langfristig chemisch gebunden und damit dauerhaft aus der Atmosphäre entzogen werden, zugleich aber auch energieaufwändige Rohstoffe wie beispielsweise Zement substituiert werden, wodurch der CO2-Ausstoß bei der Grundstoffherstellung sinken würde.[6]

Getränkeindustrie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein geringer Teil des abgeschiedenen CO2 könnte für die Getränkeindustrie als „Kohlensäure“ weiter genutzt werden. Bei Chemelot in der niederländischen Provinz Limburg wird dies bereits in einer Pilotanlage getestet.[7]

Harnstoffproduktion[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

BASF und Linde KCA Dresden kündigten im Januar 2010 eine Zusammenarbeit im Bereich der CO2-Abscheidung an.[8] Das gewonnene und konzentrierte CO2 soll dann zum Beispiel in der Harnstoff-Produktion genutzt werden.[8]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Michael Sterner, Ingo Stadler: Energiespeicher – Bedarf, Technologien, Integration. Berlin - Heidelberg 2014, S. 336.
  2. David Connolly, Henrik Lund, Brian Vad Mathiesen: Smart Energy Europe: The technical and economic impact of one potential 100% renewable energy scenario for the European Union. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews. Band 60, 2016, S. 1634–1653, doi:10.1016/j.rser.2016.02.025.
  3. Michael Sterner, Mareike Jentsch und Uwe Holzhammer: Energiewirtschaftliche und ökologische Bewertung eines Windgas-Angebotes (PDF; 2,1 MB). Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) Kassel, Feb. 2011.
  4. Ulrich Eberle, Rittmar von Helmolt: Sustainable transportation based on electric vehicle concepts: a brief overview. In: Energy and Environmental Science. Band 3, Nr. 6, 2010, S. 689–699, doi:10.1039/C001674H.
  5. Bernd Pitschak, Jürgen Mergel, Elektrolyse-Verfahren, in: Johannes Töpler, Jochen Lehmann (Hrsg.), Wasserstoff und Brennstoffzelle. Technologien und Marktperspektiven, Berlin Heidelberg 2014, 189–208, S. 203.
  6. Hesam Ostovari et al.: Rock ‘n’ use of CO2: carbon footprint of carbon capture and utilization by mineralization. In: Sustainable Energy & Fuels. 2020, doi:10.1039/d0se00190b.
  7. Carbon Capture Journal: CCS perspectives in energy intensive industries@1@2Vorlage:Toter Link/www.carboncapturejournal.com (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. , 10. Januar 2011.
  8. a b BASF: BASF and Linde cooperate: Flue gas carbon dioxide capture@1@2Vorlage:Toter Link/www.basf.com (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. , Pressemitteilung vom 15. Januar 2010.