Mobile Carbonate Looping Anlage: CO₂ abscheiden bei energieintensiven Industrien

Anhand des Carbonate Looping Verfahrens (CaL) untersucht das Projekt CARMEN die CO₂-Abscheidung bei verschiedenen Industriepartnern.

Kassel, 20. Juni 2024

In dem Projekt CARMEN wird eine mobile Carbonate-Looping (CaL)-Pilotanlage zur Abscheidung von CO₂ aus Abgasen verschiedener Industrieanlagen gebaut und an fünf verschiedenen Standorten von energieintensiven Industrien eingesetzt. Das Verbundprojekt aus neun Partnern wird unter Leitung der TU Darmstadt bis Oktober 2027 durchgeführt und mit über 5 Mio. Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert.

In vielen Industrieprozessen lassen sich CO₂-Emissionen nicht vermeiden. Um hier den CO₂-Ausstoß zu verringern und die Klimaziele zu erreichen, gibt es verschiedene Methoden, CO₂ aus dem Abgas abzuscheiden und zu speichern oder weiterzuverwenden. In diesem Projekt wird das Verfahren Carbonate-Looping angewendet, welches mit Hilfe von Kalkstein CO₂ in einem Post-Combustion-Verfahren effizient abscheidet.  

Prof. Dr.-Ing. Bernd Epple, Leiter des Fachgebiets Energiesysteme und Energietechnik der TU Darmstadt unterstreicht: „Ein großer Vorteil dieses Verfahren ist, dass Abwärme auf einem hohen Temperaturniveau (>650°C) anfällt, und somit zur effizienten Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden kann. Dadurch liegen die CO₂ Vermeidungskosten deutlich niedriger als andere Post-Combustion CCUS-Verfahren.  Zudem ist der Prozess hinsichtlich der zu dekarbonisierenden, eintretenden Abgase, deren Qualität, Zusammensetzung und Temperatur vollkommen unempfindlich.“

Das CaL-Verfahren kann an jeder beliebigen Industrieanlage nachgerüstet werden, ohne in den bestehenden Prozess einzugreifen. Hier werden an fünf Standorten ein reales Abgas und vor Ort verfügbare Brennstoffe der CaL-Pilotanlage zugeführt, so dass sie unter realen Bedingungen betrieben und getestet wird. Da jeder der fünf Standorte seine Besonderheiten hat (z.B. Abgasmenge, CO₂-Konzentration, verfügbarer Brennstoff, Nutzungsmöglichkeit des Sorbens und des CO₂, verfügbare Fläche), wird für jeden eine individuelle Lösung zur Integration des CaL-Verfahrens erarbeitet.

In dem Zuge werden vielerlei Fragen für den jeweiligen Standort beantwortet, z.B.:

• wie die optimalen Betriebsbedingungen der CaL-Anlage unter den jeweiligen Besonderheiten der Industrieanlagen sind
•  welche CO₂-Abscheiderate technisch möglich bzw. ökonomisch sinnvoll ist 
• wie die Abwärme der CaL-Anlage am besten genutzt wird 
• wie das abgeschiedene CO₂ am besten verwendet wird 
• wie das benutzte Sorbens (CaO) der CaL-Anlage am besten genutzt werden kann
• wie wirtschaftlich das Verfahren für eine Demo- bzw. Industrieanlage ist

Folgende Industrieanlagen sind an dem Projekt beteiligt: 

zwei Müllverbrennungsanlagen (AVEA Entsorgungsbetriebe GmbH & Co. KG, Leverkusen und Müllverwertungsanlage Bonn GmbH), eine Papierfabrik (Adolf Jass GmbH & Co KG, Fulda), ein Kalkwerk (Lhoist Germany / Rheinkalk GmbH, Hönnetal) und ein Zementwerk (Portlandzementwerk Wittekind H. Miebach S. KG, Erwitte). Geplant wird die mobile Carbonate-Looping (CaL)-Anlage von der TU Darmstadt. Die Business Unit Polysius bei thyssenkrupp wird eine großtechnische Anlage für eine industrienahe Demonstration des CaL-Verfahrens an einem der Standorte auslegen. Darüber hinaus untersucht und analysiert die Technische Hochschule Köln, wie wirtschaftlich das Verfahren für die jeweilige Industrieanlage ist. Finanziell ist auch das Unternehmen Merck KGaA beteiligt, um die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf die Pharma/Chemie-Branche hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit zu beurteilen.

Prof. Peter Birkner freut sich, dass das House of Energy ebenfalls mit einem Unterauftrag beteiligt ist: „Wir sorgen mit Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit sowie einem Begleitkreis für den Wissenstransfer und die nötige Transparenz. Damit wird erreicht, dass Wirtschaftsunternehmen aber auch die Politik das Verfahren wissensbasiert bewerten können. Die Klimaneutralität werden wir – zumindest auf globaler Ebene – ohne CO₂-Management nicht erreichen können. Das Projekt ist daher richtungsweisend und hat das Potential einen wichtigen Beitrag zu diesem Themenkomplex zu leisten.“