Wenn CO2 zu einem wertvollen Rohstoff wird

Klimawandel und Treibhauseffekt. Bei beiden Themen spielt ein Gas eine zentrale Rolle – Kohlenstoffdioxid, besser bekannt unter CO₂. Der enorme CO₂-Fußabdruck der Menschen sorgt für einen globalen Kohlenstoffdioxid-Anstieg, der zur Erderwärmung beiträgt. Weltweit arbeiten Forscher*innen an Lösungen – so auch das Team um Markus Haider, Professor am Institut für Thermodynamik und Energiewandlung der TU Wien.

Neuer Ansatz

Im Oktober 2023 startete er mit dem Forschungsprojekt „Direct CarbonCapture and Electrolysis (directCCE)“. „Dabei erforschen wir ein neuartiges Verfahren zur CO₂-Abscheidung aus Abgasen“, erklärt Haider. „Dieses kann das abgeschiedene CO₂ direkt zu wertvollen Ausgangsstoffen machen: Das produzierte Synthesegas etwa kann in synthetische Kraftstoffe, Kunststoffe oder andere kohlenstoffhaltige Wertstoffe umgewandelt werden. So werden CO₂-Emissionen reduziert und gleichzeitig kostbare Rohstoffe hergestellt.“

Bei dem Projekt spielt eine speziell entwickelte Kombination aus Elektrolyten sowie effizienten Katalysatoren für die elektrochemische Umwandlung die entscheidende Rolle. „Dabei geht ein Lösungsmittel mit dem im Rauchgas befindlichen CO₂ eine chemische Bindung ein, sodass es abgeschieden wird“, sagt Markus Haider. „Das absorbierte CO₂ wird danach in einen Elektrolyseur geleitet, in dem das chemisch gebundene Kohlenstoffdioxid dem Lösungsmittel wieder ausgetrieben und simultan in Synthesegas umgewandelt wird. Aufgrund des wasserbasierten Lösungsmittels wird gleichzeitig Wasserstoff produziert. Das produzierte Synthesegas kann im Anschluss vom Lösungsmittel getrennt werden.“

Wichtiger Schritt

Aktuell steht das Herzstück der Anlage, der selbstentwickelte CO₂-Elektrolyseur, im Mittelpunkt. „In der letzten Phase soll die beste Konfiguration des CO₂-Elektrolyseur gemeinsam mit der Pilotanlage in der Müllverbrennungsanlage Simmering unter realen Bedingungen getestet werden“, fasst Haider zusammen. „Da wird sich zeigen, welchen Einfluss Rauchgase auf den Prozess haben. Dadurch kann die Machbarkeit auch für größere Kapazität sichergestellt werden.“

Die Ergebnisse könnten entscheidend dazu beitragen, den Übergang zu einer klimaneutralen Müllverwertung zu erleichtern. „Mit dem vor den Elektrolyseur geschalteten Rauchgasreinigungsprozess ist es möglich, den CO₂-Gehalt des Rauchgases um ca. 90 % zu senken“, so Haider. „Berücksichtigt man, dass ca. 50 % des Kohlenstoffs im Hausmüll biogenen Ursprungs sind, hätte eine derartige Anlage sogar negative CO₂-Emissionen.“ Zu den Zielen des Projekts gehört die Patentierung und Verwertung der entwickelten Technologien.