Die Emissionen von Treibhausgasen steigen weltweit kontinuierlich an und stellen eine treibende Kraft im Klimawandel dar. Der größte Teil des emittierten Kohlendioxids (CO2), des am häufigsten auftretenden Treibhausgases, stammt zum einen aus der Verbrennung von Brennstoffen zur Energieerzeugung und wird zum anderen von einigen Industriezweigen im Rahmen ihrer Verfahrensprozesse ausgestoßen. Es existieren jedoch Mittel und Wege einen großen Teil dieser Emissionen beispielsweise durch die Nutzung erneuerbarer Energien oder von Kernenergie zur Stromerzeugung zu vermeiden. Darüberhinaus gibt es weitere Möglichkeiten, die Emissionen zu eliminieren, bevor sie in die Atmosphäre gelangen können. Eine dieser Methoden nennt sich "Abscheidung, Verwendung und Speicherung von Kohlendioxid (CCS)". Anstatt CO2 freizusetzen, wird es in diesem Prozess abgeschieden und abschließend entweder genutzt oder sicher gelagert.

Der CCS Prozess

Beim gängigsten Verfahren zur Kohlenstoffabscheidung werden zunächst Verunreinigungen aus dem Rauchgas entfernt, und das Gas daraufhin durch eine Absorptionssäule geleitet, welche mit einem chemischen Waschmittel gefüllt ist. Bei diesem Lösungsmittel handelt es sich in der Regel um eine wässrige Lösung von Monoethanolamin (MEOA), wobei aber auch andere Chemikalien verwendet werden können, sodass ständig nach neuen Chemikalien geforscht wird. Das Monoethanolamin reagiert reversibel mit CO2 und bindet es aus dem Rauchgas. Das CO2 kann dann durch die Umkehrung der Reaktion, in der Regel durch Erhitzen, freigesetzt werden.

Es sind aber auch andere Verfahren denkbar. Anstatt ihn zu verbrennen, kann der Brennstoff in CO2 und Wasserstoffgas umgewandelt werden. Nach der Abtrennung des CO2 kann der Wasserstoff daraufhin als sauberer Brennstoff verwendet werden, da er bei der Verbrennung lediglich Wasser zurücklässt. Der auf diese Weise mit CCS erzeugte Wasserstoff wird als blauer Wasserstoff bezeichnet. Eine andere Möglichkeit ist die Verbrennung des Brennstoffs mit Sauerstoff anstelle von Luft, wobei die Abgase hauptsächlich aus CO2 und Wasser bestehen. In Bezug auf die Abscheidung, stellt die chemische Absorption nicht die einzige Möglichkeit dar, es gibt auch noch weitere Methoden. Membrane, können beispielsweise so hergestellt werden, dass sie für ein bestimmtes Gas selektiv sind. Aufgrund ihrer Modularität können sie besonders in weit entfernten Regionen, z. B. auf See, nützlich sein.

CO2-Nutzung und Speicherung

Das abgeschiedene CO2 kann entweder auf unbestimmte Zeit gelagert oder so genutzt werden, dass es effektiv gespeichert wird oder hierdurch andere Emissionen vermieden werden. Die Nutzung von abgeschiedenem CO2 kann besonders dort von Bedeutung sein, wo potenzielle Lagerstätten weit entfernt sind.

Die wichtigste Speicheroption ist heutzutage der tiefe Untergrund, wo sich das CO2 aufgrund der dort vorliegenden Bedingungen eher wie eine Flüssigkeit verhält und nur einen Bruchteil jenes Volumens einnimmt, welches an der Erdoberfläche erforderlich wäre. Das CO2 wird in Gesteinsformationen gepumpt, die von einer Deckschicht mit sehr geringer bis keiner Durchlässigkeit bedeckt sind, sodass verhindert wird, dass das CO2 wieder in den Boden aufsteigt. Dies ist auch der Endzustand der verbesserten Erdölgewinnung (EOR), ein Verfahren, bei dem CO2 eingesetzt wird, um die Menge des aus einem Ölfeld gewonnenen Öls zu erhöhen. Eine weitere Kombination aus Nutzung und Speicherung ist die Reaktion von CO2 mit Metalloxiden zur Bildung von Karbonaten. Diese sind stabile Mineralien, die sicher gelagert oder im Bauwesen verwendet werden können.

CO2 kann auch auf andere Art als zur Speicherung genutzt werden. Mit CO2 und Wasserstoffgas (H2) lassen sich sowohl synthetische Brennstoffe herstellen, als auch Komponenten, die in der chemischen Industrie zum Einsatz kommen, und hierdurch die Verwendung von fossilen Brennstoffen überflüssig machen. Einen weiteren potenziellen Verwendungszweck stellt der Gartenbau da, wo CO2 zur Förderung des Pflanzenwachstums eingesetzt werden kann.

Unsere Gasmet Lösung für CCS

Die Überwachung der Emissionen ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die CO2-Abscheidung in der Anlage korrekt funktioniert. Wir bei Gasmet stellen Gasanalysatoren und Emissionsüberwachungssysteme auf der Grundlage der FTIR-Technik her, um gasförmige Emissionen aus industriellen Prozessen zu messen.

  • Unser Gasmet TÜV- und MCERTS-zertifiziertes System zur kontinuierlichen Emissionsüberwachung, das CEMS II e, ist für die Messung von CO2, Aminen und anderen potenziellen CCS-bezogenen Komponenten wie Ammoniak ausgelegt, da diese wiederum einen Hinweis auf den MEOA-Abbau darstellen können. Die FTIR-Gasanalyse ermöglicht es Anlagenbesitzerinnen und -besitzern, den CO2-Gehalt zusätzlich zu fast jedem anderen Gas aus unserer Bibliothek, die über 400 Verbindungen umfasst, zu überwachen.
  • Für die CCS-Forschung bieten wir bei Gasmet ein tragbares DX4000 und das kontinuierliche Emissionsüberwachungssystem CEMS II e an.
  • Die FTIR in Kombination mit unserer umfangreichen Gasbibliothek macht es uns möglich, unsere Kundinnen und Kunden in die Lage zu versetzen mit potenziell unbekannten Gasen umzugehen, was insbesondere in der CCS-Forschung von Nutzen ist. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit, die gemessenen Komponenten auch nach der Installation zu ändern oder hinzuzufügen, ohne dass die Hardware geändert werden müsste, wodurch Prozessänderungen leicht umsetzbar sind.
  • Mit unserer Software Calcmet können Probenspektren gespeichert, unbekannte Komponenten identifiziert und die Probenspektren später erneut analysiert werden, um die Konzentrationen dieser zuvor unbekannten Komponenten zu ermitteln. Über unsere Geräte in der CCS-Forschung und Entwicklung können Sie hier mehr erfahren: Weltweite Branchenführerinnen und -führer vereinen ihre Technologien und ihr Fachwissen, um die Kohlenstoffemissionen zu senken.
  • Für die Prüfung von Lagerstätten haben wir bei Gasmet den GT5000 Terra und DX4015 entwickelt. Diese können zur Messung des Bodenflusses von CO2 und anderen Treibhausgasen verwendet werden. Das Sammeln solider Hintergrunddaten über den CO2-Fluss einer potenziellen Speicherstätte könnte bei der Überwachung der Stätte auf potenzielle CO2-Lecks helfen.

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