Carbon Capture and Storage (CCS)
Verfahren zur Abscheidung von CO₂ direkt aus Punktquellen und dauerhafte Speicherung in geologischen Strukturen
Warum Carbon Capture and Storage?
Das Ziel der Klimaneutralität ist für einige Industrien schwer erreichbar,
da sie in ihren Produktionsprozessen unvermeidbar CO2 freisetzen.
Um auch emissionsintensive Industrien wie die Herstellung von Zement, Papier, Glas oder thermische
Abfallverwertung zukunftssicher zu halten, ist Carbon Capture and Storage (CCS) ein möglicher Weg.
CCS umfasst Abscheidung, Transport und Speicherung von CO2 aus einem Gasstrom in einem industriellen Prozess.
Das aus einer Punktquelle abgefangene CO2 wird anschließend zu einem geeigneten Ort transportiert
und dauerhaft in tiefe geologische Formationen gepresst.
Haben Sie Fragen, Ideen für ein Projekt im Bereich CCS? Brauchen Sie hierfür noch Fachwissen oder Kontakte?
Dafür gibt es die Geschäftsstelle Carbon Management - melden Sie sich bei uns, wir unterstützen!
Ihr Kontakt
Umwelttechnik BW
Kleiner Schlossplatz 13
70173 Stuttgart
Deutschland
Vorteile und Nachteile von Carbon Capture and Storage (CCS)
Vorteile von CCS
- Reduziert CO2-Emissionen
- Klimaschutz für Produktionsprozesse und Branchen mit unvermeidbaren Emissionen
- Teilweise vorhandene Infrastruktur
- Neue Technologien und neue Arbeitsplätze
Nachteile von CCS
- Hoher Energiebedarf für Abscheidung und Verpressung
- Kosten- und aufwandsintensiv
- Aufwand zur sicheren Handhabung des CO2
- Gesellschaftliche Akzeptanz
So funktioniert Carbon Capture and Storage
Wer nutzt Carbon Capture and Storage?
Global gab es 2024 etwa 50 in Betrieb befindliche CCS Anlagen, mit einer Abscheide Kapazität von ca. 50 Mio. Tonnen CO2 pro Jahr.
Die Vorreiter in diesem Bereich sind die USA, das Vereinigte Königreich, Kanada, Norwegen und China. Weitere Informationen finden Sie hier.
Welche Carbon Capture Technologien gibt es?
Aktuell gibt es vier gängige Carbon Capture Verfahren, die sich je nach Anwendungsgebiet mehr oder weniger gut empfehlen.
"Calcium Looping" etwa wird ausschließlich für die Herstellung von Zement entwickelt, Post-Combustion Capture ist für alle Anwendungsbereiche geeignet.
Pre-Combustion Capture
Geeignet für Prozesse, die zur Energieerzeugung einen festen Brennstoff wie Kohle verwenden.
Das CO2 wird bereits vor der eigentlichen Verbrennung aus dem Brennstoff entfernt. Dieser wird dazu fein zermahlen und anschließend in Synthesegas umgewandelt. Es besteht in der Regel aus H2, CO, CO2 und eventuell H2O.
Über eine Wassergas-Shift-Reaktion wird das enthaltene CO zusammen mit H2O zu CO2 und H2 umgewandelt. Anschließend wird das CO2 und andere unerwünschte Bestandteile aus dem Gasstrom abgetrennt. Es verbleibt ein fast reiner H2-Strom.
Bewertung: Sehr hohes CO2-Reduktionspotential, aber kostenintensiv und technisch aufwändig.
Post-Combustion Capture
Geeignet für feste und gasförmige Brennstoffe.
Das CO2 wird erst nach der eigentlichen Verbrennung mittels Absorption oder Adsorption aus dem Abgasstrom abgeschieden. Zur Adsorption werden in der Regel Zeolithe, Amino-funktionalisierte Oberflächen oder Metal-Organic-Frameworks verwendet. Der überwiegende Anteil der Anlagen basiert auf der Absorption von CO2 mit einer Waschlösung. Diese enthält entweder funktionelle Aminogruppen oder Alkali- bzw.- Erdalkalihydroxide. Das CO2 im Gasstrom geht dabei in der Waschlösung in Lösung und regiert dann mit den funktionellen Bestandteilen, die wieder regeneriert werden können.
Bewertung: Breite Anwendbarkeit, aber energieintensiv.
Oxy-Fuel Verfahren
Geeignet für gasförmige und feste Brennstoffe.
Bei diesem Verfahren wird ein fester oder gasförmiger Brennstoff mit reinem Sauerstoff verbrannt, wodurch ein Abgas mit einer hohen CO2-Konzentration entsteht, der eine Trennung von anderen Gasen erleichtert. Der Sauerstoff wird bei extrem niedrigen Temperaturen unter -90 °C aus der Umgebungsluft gewonnen. Durch das Fehlen von Stickstoff in der Verbrennung wird die Bildung von Stickoxiden verhindert. Das Abgas besteht überwiegend aus CO2 und H2O, die durch eine Kondensation des Wassers voneinander getrennt werden.
Bewertung: Leichte Abscheidbarkeit, aber hoher Energieaufwand.
Calcium Looping
Geeignet für die Zementherstellung.
Das Verfahren setzt auf den technischen Kalkkreislauf, um CO2 aus dem Abgasstrom zu entfernen: Der Gasstrom mit der erhöhten CO2-Konzentration trifft in einem Ofen auf heißes Calciumoxid bzw. Branntkalk. Dieser reagiert mit dem CO2 und wird zu Calciumkarbonat bzw. Kalkstein, der in einem zweiten Ofen gebrannt wird. Das reine CO2 wird wieder freigesetzt, kann aufgefangen und gespeichert werden.
Bewertung: Hoher Energieaufwand, aber nur ein Drittel der Energie im Vergleich zum Oxy-Fuel-Verfahren.
Wie wird CO2 aufbereitet?
Die Aufbereitung des abgeschiedenen CO2 variiert je nach Quelle und nachgelagertem Prozessschritt. So bestehen sowohl bei den verschiedenen Transportmodi als auch bei verschiedenen Weiterverwendungsrouten unterschiedliche Anforderungen an Reinheit, Druck und Temperatur.
Wie wird CO2 im Erdboden gespeichert?
Poröse geologische Formationen, wie etwa erschöpfte Erdgaslagerstätten oder salzhaltige Tiefenwasserspeicher aus Gestein, sogenannte saline Aquifere, bieten sich als Speicherorte an. Aquifere befinden sich in einer Tiefe zwischen 800 und 4 000 Metern auch unter dem Meeresboden der Nordsee. Durch die Verpressung des CO2 mit hohem Druck in die Gesteinsporen wird das Salzwasser verdrängt oder löst sich teilweise darin auf.
CCS VORREITER NORWEGEN:
Geologische CO2-Speicherung seit 1996
Im Sleipner-Projekt wird CO2 in mehr als 800 Metern Tiefe unter dem Meeresboden in flüssiger Form in Sandstein unter Schiefergestein injiziert. Das Schiefergestein wirkt wie ein Deckel und hält das CO2 in den porösen Basaltformationen zurück. Durch die Tiefe, den Druck und die vorherrschende Temperatur bleibt das CO2 flüssig und permanent geologisch gespeichert.
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