// DAC-Technologie
Die direkte apparative Abscheidung von Kohlenstoffdioxid aus der Luft wird ganz allgemein unter dem Akronym DAC, welches für Direct Air Capture steht, zusammengefasst. In der Regel wird hierzu Luft aktiv mittels Ventilatoren durch ein Filtermaterial bzw. Sorbens geleitet, welches über chemische bzw. physikalische Bindungen das Kohlenstoffdioxid selektiv abscheidet (Ab- bzw. Adsoption). Ab einer definierten CO2-Konzentration ist das Filtermaterial gesättigt und muss regeneriert werden, indem das angelagerte Kohlenstoffdioxid wieder abgetrennt wird (Desorption). In den meisten Fällen erfolgt dies unter Zuführung von thermischer Energie. Danach ist das Sorbens wieder in der Lage CO2 zu absorbieren und der Prozess beginnt von vorne.
Die große Herausforderung bei der CO2-Gewinnung aus Luft liegt in der geringen Konzentration des Kohlenstoffdioxids von ca. 400 ppm, was wiederum zu hohen Luftvolumenströmen und den damit verbundenen hohen Energieeinsätzen führt. Bei der Auswahl möglicher CO2-Abscheideverfahren ist daher zu beachten, dass der Luftvolumenstrom möglichst keine Zustandsänderung erfährt – wie beispielsweise Temperatur- oder Druckveränderungen. Aus der geringen CO2-Konzentration resultiert auch die Forderung nach einem Sorbens, welches eine möglichst hohe Selektivität gegenüber Kohlenstoffdioxid besitzt und trotz der hohen Luft-Volumenströme nicht aus dem DAC-System in die Umwelt ausgetragen wird.
Grundsätzlich lassen sich DAC-Verfahren in Hoch- und Niedertemperaturverfahren unterscheiden. Während Hochtemperaturverfahren auf Basis von alkalischen Kalium- oder Natriumhydroxidlösungen als Sorbens und mit Desorptions-Temperaturen von ca. 900 °C arbeiten, werden bei Niedertemperaturverfahren Amine als Sorbens eingesetzt und die Desorptions-Temperatur liegt nur bei ca. 100 °C.
| Variante | Hochtemperatur-Ansatz (flüssiges Sorbens) | Niedertemperatur-Ansatz (feststoffgebundenes Sorbens) | Niedertemperatur-Ansatz (feststoffgebundenes Sorbens) | ZSW-Ansatz (flüssiges Sorbens) |
|---|---|---|---|---|
| Unternehmen | Carbon Engineering (Kanada) | Climeworks (Schweiz) | Global Thermostat (USA) | ZSW (Deutschland) |
| Desorptionstemperatur | 900 °C | 100 °C | 85-95 °C | 105 °C |
Die Hochtemperaturverfahren können aufgrund des wässrigen Sorbens als kontinuierlicher Prozess konzipiert werden – bei den Niedertemperaturverfahren überwiegt der Einsatz von feststoffgebundenen Aminen, welche durch ihren immobilen Charakter in der Regel als Batch-Betrieb umgesetzt werden.
Bei dem in der nebenstehenden Abbildung dargestellten am ZSW entwickelten DAC-Verfahren wird eine wässrige Poylethyleniminlösung im Gegenstrom zur Luft durch einen als Gaswäscher aufgebauten Absorber geführt, so dass hier auch im Niedertemperaturbereich ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist. Die Zwangsdurchströmung der Luft wird mithilfe eines Gebläses realisiert. Ein vor dem Gebläse installierter Pollenfilter verhindert den Eintrag von Verunreinigungen in die PEI-Waschlösung. Im Absorber selbst wird die Phasengrenzfläche zwischen der Waschlösung und Luft durch den Einsatz einer Packung bzw. Schüttung erhöht. Die mit CO2 angereicherte PEI-Waschlösung wird zur Regeneration mittels einer Förderpumpe in den Desorber geführt, wo unter erhöhter Temperatur das CO2 aus der Waschlösung abgetrennt wird. Das noch feuchte CO2 wird in einem nachgelagerten Prozessschritt aufbereitet, indem es mithilfe einer Kondensationstrocknung entfeuchtet wird. Die CO2 abgereicherte PEI-Waschlösung wird vom Desorber wieder in den Absorber gefördert, wo der Prozess von neuem beginnt.
Allen DAC-Technologien ist gemeinsam, dass es sich um einen verfahrenstechnischen Anlagenbau mit einem Kernprozess und diversen Komponenten und Baugruppen in der Anlagenperipherie (Balance of Plant) handelt. Hierzu gehören ganz allgemein die in der folgenden Abbildung gezeigten Komponenten.
