Günstige Technologie zur CO2-Recycling aus Rauchgas? 

Billig? Wenn Sie dieses Wort im Zusammenhang mit der Kohlendioxidabscheidung hören, möchten Sie sofort prüfen, wovon der Gesprächspartner genau spricht. Unter „Billigkeit“ versteht man oft niedrige Kapitalkosten, das Vergessen der Betriebskosten oder umgekehrt. Oder es geht im Allgemeinen darum, die Kosten für relativ teure Aminwäscher zu senken. Lassen Sie uns ohne Illusionen verstehen.

Wo liegt die „Billigkeit“? Stück für Stück auseinandernehmen

Abgesehen vom Marketing ist die Gasquelle der Schlüssel zur Wirtschaft.RauchgasB. aus einem Wärmekraftwerk oder einem Zementwerk – das ist kein reines CO2. Es gibt 10-25 % Kohlendioxid, der Rest ist Stickstoff, Sauerstoff, Feuchtigkeit und vor allem Verunreinigungen: SOx, NOx, Staub. Die erste und teuerste Stufe aller ?billigen? Technologie ist Vorreinigung. Wenn Sie es ignorieren, kommen Sie möglicherweise nicht weiter: Die Katalysatoren werden vergiftet, die Absorptionsmittel werden abgebaut. Ich habe Installationen gesehen, bei denen Versuche, bei der Reinigung Geld zu sparen, dazu führten, dass die Adsorber nach sechs Monaten zu einer unbrauchbaren Masse wurden. Die Kapitalinvestitionen gingen auf Null.

Deshalb frage ich immer, wenn es um einen günstigen Preis geht: „Was ist im Preis enthalten?“ In Pilotprojekten werden die Entsorgungskosten häufig erst in der Absorptions-/Adsorptionsphase berücksichtigt. „Vergessen?“ über Gasaufbereitung, Komprimierung, Lagerung und Logistik des resultierenden Produkts. Die Hauptkosten liegen in der gesamten Kette. Bei einer kostengünstigen Technologie werden die Kosten in der gesamten Kette und nicht nur an einem Glied minimiert.

Ein weiterer Punkt ist der Energieverbrauch. Die Aminwäsche ist aufgrund der enormen Hitze, die zur Regeneration der Lösung erforderlich ist, teuer. Also „billig“? Die Alternative muss entweder diese Energie radikal reduzieren oder die Abwärme derselben Anlage nutzen. Beispielsweise minderwertige Wärme zur Regeneration neuartiger Absorptionsmittel nutzen oder nach den Prinzipien der Druckwechseladsorption (PSA/VSA) arbeiten, die allerdings ebenfalls „gefräßig“ ist? zur Komprimierung.

Mineralisierung: viel Lärm und ein Steinergebnis

Ein sehr modischer Trend, der oft als Allheilmittel dargestellt wird. Die Idee ist einfach: CO2 mithilfe von Abfällen (Schlacke, Asche) oder natürlichen Silikaten zu Karbonaten binden. Die Technologie kann tatsächlich kostengünstig betrieben werden, wenn die Rohstoffe herumliegen. Aber hier stoßen wir auf die Kinetik. Der natürliche Prozess der geologischen Karbonatisierung dauert Tausende von Jahren. Um es auf einen industriellen Maßstab zu beschleunigen, benötigt man entweder hohen Druck und hohe Temperaturen (wieder Energie!) oder teure Katalysatoren/Aktivatoren.

Wir beteiligten uns an einem Projekt zur CO2-Recycling durch Stahlschlacke. Labortests waren ermutigend. Bei der Maßstabsvergrößerung traten jedoch Probleme auf: die Heterogenität der Schlackenzusammensetzung von Charge zu Charge, die Notwendigkeit ihrer Feinstmahlung (Energieverbrauch) und vor allem die Schwierigkeit, einen kontinuierlichen Kontakt von Gas mit Feststoff im Reaktor zu organisieren. Das Ergebnis war entweder eine geringe oder eine riesige, „teure“ Leistung. Reaktor. Das Produkt – Carbonate – kann theoretisch verkauft werden, doch der Markt für solche Mengen in der Region erwies sich als illusorisch. Das Projekt kam in der Pilotinstallationsphase zum Stillstand. Wertvolle Erfahrung, aber kein technologischer Durchbruch.

Fazit zur Mineralisierung: Dies ist eine potenziell kostengünstige Methode zur Entsorgung, nicht jedoch zur Gewinnung. Es eignet sich für die punktuelle Anwendung, wenn sich in der Nähe eine CO2-Quelle, eine Silikatquelle und ein Karbonatverbraucher befinden. Für typisches Rauchgas aus einem Wärmekraftwerk ist es immer noch schwierig und nicht immer rentabel.

Biologische Wege: Algen und mehr

Das ist vielleicht das „Natürlichste“ und medienattraktive Art und Weise. Züchten Sie Algen mit CO2 und verwenden Sie es dann als Biokraftstoff, Futtermittel und Dünger. Klingt nach einem perfekten Zyklus. Die Realität ist härter. Der Hauptkostenposten ist nicht der Bioreaktor selbst, sondern die Gasaufbereitung. Algen reagieren sehr empfindlich auf Verunreinigungen, insbesondere Schwefel und Stickoxide. Servieren Sie sie purRauchgas- bedeutet, die Kultur zu töten. Es ist nahezu die gleiche Tiefenreinigung erforderlich wie bei chemischen Methoden.

Als nächstes kommt das Licht. Für eine hohe Produktivität benötigen Sie eine große Fläche und eine gute Ausleuchtung (künstliches Licht frisst die gesamte Wirtschaft auf). Plus Kontrolle von Temperatur, pH-Wert und Nährstoffen. Daher sind die Kosten für die Bindung einer Tonne CO2 durch Algen in gemäßigten Klimazonen unerschwinglich. Die Wirtschaft kann nur durch die hohen Kosten des endgültigen Bioprodukts (z. B. für Arzneimittel) gerettet werden. Für die Massennutzung von Kohlenstoff aus thermischen Kraftwerken ist dies noch keine Option.

Es gibt profanere biologische Methoden, wie zum Beispiel die Nutzung von CO2 in Gewächshäusern zur Intensivierung des Pflanzenwachstums. Dies ist eine wirklich funktionierende und relativ kostengünstige Praxis, aber der Umfang des Recyclings ist durch den Bereich der Gewächshäuser und die Saisonalität begrenzt.

Membranen und Adsorbentien: ein stilles Wettrennen der Materialien

Hier finden derzeit die wichtigsten Forschungsarbeiten statt, die gezielt auf Kostensenkungen abzielen. Die Idee besteht darin, die energieintensive Aminrückgewinnung durch eine einfachere Trennung mithilfe neuer Materialien zu ersetzen. Keramik- und Polymermembranen, MOFs (metallorganische Gerüste), poröse Kohlenstoffmaterialien – die Liste ist lang.

Hybridsysteme sind von praktischem Interesse. Versuchen Sie beispielsweise nicht, reines CO2 aus dem Rauchgas abzutrennen, sondern verwenden Sie Membranen, um eine reichhaltige Mischung (z. B. 50-70 % CO2) zu erhalten, die dann in technologischen Prozessen verwendet werden kann, die keine hohe Reinheit erfordern. Dies reduziert die Endbearbeitungs- und Komprimierungskosten. Ich kenne die Arbeit chinesischer Kollegen zum Beispiel ausChengdu Yizhi Technology Co.(Ihre Website isthttps://www.yzkjhx.ru). Dieses auf der Grundlage der Huaxi-Technologie gegründete Designinstitut arbeitet aktiv an Technologien zur Gastrennung und Ressourcenrückgewinnung. Ihr Portfolio umfasst Lösungen, bei denen die Voranreicherung der Membran mit einer abschließenden Nachbehandlungsstufe kombiniert wird, was zu einem Gesamtenergiegewinn führt. Sie versprechen keine ?Billigkeit? wie ein Zauberwort, aber sie sprechen von der Optimierung der Gesamtbetriebskosten für einen bestimmten Kunden. Das ist ein ehrlicher Ansatz.

Das Problem bei neuen Adsorbentien und Membranen ist Alterung und Ablagerungen. Die Effizienz eines Labors in Gramm und eine Pilotanlage, die Tausende von Kubikmetern pro Stunde verarbeitet, sind zwei sehr unterschiedliche Dinge. Wie verhält sich das Material nach 10.000 Adsorptions-Desorptions-Zyklen in einem Strom aus echtem, ungereinigtem Gas? Oftmals gelingt die Antwort erst durch langwierige Industrietests. Und das ist ein Risikobereich für den Anleger.

Was ist also das Endergebnis? Blick aus der Werkstatt

Universal ?billig? Technologie für jedermannRauchgasnein und wird es wahrscheinlich auch nicht tun. Auf den Standort kommt es an. Eine kostengünstige Lösung ist eine maßgeschneiderte Lösung, die auf ein bestimmtes Rohr zugeschnitten ist. Irgendwo gibt es Zugang zu günstiger Wärme zur Regeneration – Sie können über fortschrittliche Flüssigkeiten nachdenken. Irgendwo in der Nähe gibt es einen Steinbruch und einen Schottermarkt – es lohnt sich, über eine Mineralisierung nachzudenken. Irgendwo gibt es ein Netz von Gaspipelines – wir können Membranen für die kommerzielle Produktion von CO2 in Betracht ziehen.

Die größte praktische Lektion, die ich gelernt habe, ist: Beginnen Sie nicht mit der Auswahl einer Technologie. Beginnen Sie mit einer gründlichen Analyse des Gases (nicht gemäß Pass, sondern basierend auf realen Messungen in verschiedenen Betriebsarten des Kessels) und mit einer klaren Vorstellung davon, was Sie mit dem entstehenden CO2 tun werden. Verkaufen, herunterladen, speichern oder lokal verwenden? Die Wirtschaft hängt zu 80 % von dieser Antwort ab.

Und noch etwas. Oftmals „billig“ liegt nicht in bahnbrechender Technologie, sondern in kompetenter Integration. Nutzung minderwertiger Wärme, Nutzung bestehender Infrastruktur, Synergie mit anderen Anlagenprozessen. Manchmal führt eine einfache Modernisierung von Wärmetauschern und eine Optimierung des Verbrennungsmodus zu einer größeren Reduzierung der Emissionen pro Rubel Kosten als ein komplexes Abscheidungssystem. Aber aus irgendeinem Grund reden sie weniger darüber.

Daher würde ich die Frage im Titel so beantworten: Es gibt günstige Technologien, aber sie liegen nicht auf der Kippe. Sie werden von Ingenieuren und Technologen für eine bestimmte Aufgabe erstellt und kombinieren bekannte Lösungen unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten und der realen, nicht papiernen Wirtschaft. Und in diesen Prozess fließen die Erfahrungen solcher angewandter Institute wie des genannten einChengdu Yizhi Technology Co., das seit 2013 in Betrieb ist und über ein seriöses genehmigtes Kapital verfügt, ist oft wertvoller als hochkarätige Laborentdeckungen. Sie betrachten das Problem vom Ende her – vom Produkt und seinen Kosten, und das ist der richtige Weg zu genau dieser „Billigkeit“.