Prozessoptimierungen der Abscheidung und Rückgewinnung von CO₂ für eine umweltfreundliche Ressourcennutzung

Worum es geht

PARCO₂UR widmet sich der Abscheidung und Nutzung unvermeidbarer CO₂-Emissionen im Bereich der Abfallwirtschaft. Verbundkoordinator ist die Stadtreinigung Hamburg AöR. Gemeinsam mit der Müllverwertungsanlage Rugenberger Damm, dem Institut für Energieverfahrenstechnik und Dynamik in Energiesystemen der Universität Stuttgart und der COLIPI GmbH wird untersucht, wie eine moderne Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft an einer Müllverwertungsanlage aussehen kann.

Im Mittelpunkt stehen dabei zwei Versuchsanlagen – eine zur CO₂-Abscheidung und eine zur CO₂-Nutzung – welche an der Müllverwertungsanlage Rugenberger Damm in Hamburg in den Betrieb integriert werden. Das CO₂ wird dabei mithilfe der Aminwäsche aus dem Abgas entfernt. Eine wässrige Aminlösung bindet das CO₂ und trennt es aus dem Abgasstrom ab. Das abgetrennte CO₂ wird in einem nachgelagerten biotechnologischen Prozess (Knallgasfermentation) zur Erzeugung von Ölen genutzt.

Stadtreinigung Hamburg

Was neu ist

Neuartig ist die Kombination der CO₂-Abscheidung auf Basis der Aminwäsche mit einem innovativen Verwertungsverfahren zur biologischen CO₂-Nutzung. COLIPI nutzt dafür das Verfahren der Knallgasfermentation, bei welchem die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff (Knallgasreaktion) die notwendige Energie für spezielle Mikroorganismen liefert, um das CO₂ zu verstoffwechseln. Diese Mikroorganismen wandeln letztlich das CO₂ in Öle um, aus denen Produkte wie Kunststoffe oder PVC-Böden hergestellt werden können. Ein wesentlicher Vorteil des Ansatzes ist, dass das abgeschiedene CO₂ aus der Aminwäsche gasförmig genutzt werden kann, sodass auf eine aufwendige Verflüssigung und Verdichtung des CO₂-Stromes verzichtet werden kann.

Die Techniken zur CO₂-Abscheidung sind aus anderen Industriezweigen und in der Wissenschaft bereits bekannt, für eine flächendeckende Anwendung der CO₂-Wäsche in Hausmüllverbrennungsanlagen jedoch noch nicht ausreichend entwickelt.Die Projektpartner testen daher zusätzlich, mit welchen Aminen der Prozess optimiert werden kann und dadurch Energie und Ressourcen gespart werden können.

Die Universität Stuttgart untersucht den Anlagenbetrieb mit Messkampagnen und prüft zusätzlich im halbtechnischen Maßstab, wie eine sauerstoffangereicherte Verbrennung (auch "Oxy-Enriched-Verfahren" genannt) die CO₂-Abscheidung beeinflussen kann.

Was herausfordernd ist

Müllverwertungsanlagen stellen besondere Anforderungen an die CO₂-Abscheidung. Die Zusammensetzung des Abfalls und damit auch des Abgases schwankt. Spurenstoffe und Emissionsspitzen können die Stabilität der Aminlösung beeinträchtigen, die Abscheideleistung verringern oder den Bedarf an frischem Waschmittel erhöhen. Deshalb werden alternative und neuartige Aminlösungen untersucht, die energieeffizienter und beständiger sein könnten.

Anspruchsvoll ist außerdem der direkte Einsatz eines realen abgeschiedenen CO₂-Stroms mit möglichen Verunreinigungen in der Knallgasfermentation.

Was daraus entstehen kann

PARCO₂UR kann wichtige Grundlagen dafür schaffen, CO₂-Abscheidung und CO₂-Nutzung an Müllverwertungsanlagen in größerem Maßstab einzusetzen. Die Ergebnisse können helfen, Aminwäscheverfahren besser an die Bedingungen der Abfallwirtschaft anzupassen und geeignete Betriebsstrategien für den Langzeitbetrieb zu entwickeln. Zugleich zeigt das Vorhaben, wie zukünftig aus unvermeidbarem CO₂ mithilfe von Wasserstoff aus erneuerbaren Energien ein Ausgangsstoff für neue Produkte werden kann.