Ökostrom oder erneuerbarer Wasserstoff ist eine Alternative für den Pkw-Verkehr. Besonders Flugzeuge und Schiffe benötigen jedoch bis auf weiteres Kohlenwasserstoffe als Kraftstoff. Aus grünem Wasserstoff und Kohlendioxid (CO₂) können diese nachhaltig hergestellt werden. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat nun ein Verfahren entwickelt, das den Rohstoff CO₂ effizienter und günstiger als bisher aus der Luft gewinnt. Der Trick: Die dafür benötigte Energie wird überwiegend aus der Abwärme anderer Prozessschritte und nicht mehr nur über Strom gedeckt. Eine Demonstrationsanlage in Stuttgart testet das neue Verfahren seit April 2019 erfolgreich. Die Forschungsarbeiten erfolgen im Rahmen des Projektes „CO₂-Rohstoff aus Luft“, kurz CORAL. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert CORAL mit 755.000 Euro.

Wäscher trennt Luftbestandteile

„Um das Kohlendioxid aus der Luft von Stickstoff und Sauerstoff zu trennen, verwenden wir eine CO₂-bindende Chemikalie, die in Wasser löslich ist“, erklärt Dr. Ulrich Zuberbühler, stellvertretender Leiter des ZSW-Fachgebiets Regenerative Energieträger und Verfahren. „Wenn nun Luft durch diese Lösung geblasen wird, bleibt das Kohlendioxid hängen und kann später wieder freigesetzt werden.“ Beim entwickelten Verfahren handelt es sich um einen Waschprozess mit einer wässrigen Lösung und anschließender CO₂-Desorption. Für das Durchströmen der Luft durch den Wäscher nutzen die Forscher Strom, für das anschließende Austreiben des CO₂ aus der Lösung hauptsächlich Abwärme aus der Elektrolyse und der Methanisierungseinheit – beispielsweise einer Power-to-Gas-Anlage.

Dieser letzte Schritt reduziert den Gesamtenergiebedarf und die Kosten: Um einen Kubikmeter CO₂ aus der Luft zu filtern, werden vier bis fünf Kilowattstunden Abwärme und nur noch ein bis zwei Kilowattstunden Strom benötigt. Ohne die Abwärmenutzung würde der Strombedarf laut ZSW rund dreimal so hoch liegen. Dank der Integration der Abwärme in den Prozess habe das neue Verfahren gute Aussichten, mit den Kosten kommerzieller CO₂-Anbieter zu konkurrieren, die das CO₂ in aller Regel aus fossilen Quellen gewinnen. Die Gasqualität und die Reinheit entsprechen gängigen Standards. Die ZSW-Forscher arbeiten derzeit daran, die genauen Verbrauchswerte und das Langzeitverhalten der Anlage zu ermitteln.

Nützlich für die Erzeugung von eFuels

Interessant ist das neue Verfahren unter anderem für Betreiber von Ökostromanlagen ohne Zugang zu konzentrierten Kohlendioxid-Quellen. Für sie könnte die ZSW-Entwicklung eine wirtschaftlich und ökologisch attraktive Lösung aufzeigen.

Ein Kurzvideo zeigt, wie das neue Verfahren funktioniert: www.zsw-bw.de/mediathek/filme.html