Aussichtsreiches Verfahren zur Reduktion von Kohlendioxid

Dabei wird im Gegensatz zu einem herkömmlichen Verbrennungsprozess mit Luft die Verbrennung mit reinem Sauerstoff durchgeführt. Es entsteht ein Abgas mit einer hohen CO2-Konzentration, das verflüssigt und anschließend gespeichert werden kann.

Die Emission von CO2 in die Atmosphäre wird so fast vollständig vermieden. Einen wesentlichen Beitrag zur Erforschung des Oxyfuel-Prozesses leistet das Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen (IVD) der Universität Stuttgart.

Das Institut verfügt über die derzeit einzige experimentelle Anlage in Europa, die Verbrennungsprozesse unter Oxyfuel-Bedingungen einschließlich der Rauchgasreinigung realitätsnah abbilden kann.

Beim Oxyfuel-Prozess wird der Brennstoff in einer Atmosphäre umgesetzt, die überwiegend aus rezirkuliertem Rauchgas und Sauerstoff besteht. Kohlendioxid als Hauptbestandteil des Rauchgases wird dadurch auf Volumenanteile über 95 Prozent angereichert. Nach entsprechender Reinigung kann das CO2 verflüssigt und zum Beispiel in Gesteinsschichten in 3.000 Metern Tiefe dauerhaft gespeichert werden.

Um diese Prozesse weiter zu erforschen, führen die Wissenschaftler am IVD an einer erweiterten Kohlenstaubverbrennungsanlage umfangreiche Untersuchungen durch. Für den Betrieb der Anlage unter Oxyfuel-Bedingungen wurde nach der Entstaubung eine Rauchgaszirkulation installiert. Die Anlage verfügt über eine thermische Leistung von 0,5 Megawatt. Darüber hinaus verfügt das Institut mittlerweile über eine komplexe Infrastruktur zur Versorgung vielfältiger Versuchsstände unterschiedlicher Leistungsklassen mit Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff aus Tanks.

Im Rahmen der Forschungsaktivitäten charakterisieren die Stuttgarter Wissenschaftler unterschiedliche Brennstoffe hinsichtlich Zündung und Ausbrand. Des Weiteren untersuchen sie, wie sich Schadstoffe bilden und unter verschiedenen Rezirkulations- und Luftbedingungen verhalten. Hieraus lassen sich Rückschlüsse ableiten, wie diese Stoffe gemindert werden können. Auf dieser Basis sollen Empfehlungen zur Optimierung von Brennern sowie Aussagen zur Bewertung von Flugstaub- und Aschequalitäten entwickelt werden. Die Ergebnisse dienen auch der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen, die es ermöglichen, Verbrennungsprozesse detailliert vorherzusagen und zu optimieren.

Das Verfahren wird eine Reduktion der CO2-Emissionen aus Kraftwerksabgasen um rund 90 Prozent ermöglichen. Als nächster Schritt wird eine Demonstrationsanlage in einem industriellen Maßstab errichtet. Mit der großtechnischen Einführung des Verfahrens ist in den Jahren 2015 bis 2020 zu rechnen.

Die Untersuchungen sind in mehrere nationale und internationale Forschungsprojekte am IVD eingebunden, insbesondere in das Projekt ENCAP (Enhanced Capture of CO2). In dem von der Europäischen Union geförderten Verbund arbeiten insgesamt 33 europäische Partner aus Industrie, Forschung und Wissenschaft gemeinsam an Verfahren zur Kohlendioxidabscheidung.

Weitere Informationen bei Prof. Günther Scheffknecht, Institut für Verfahrenstechnik und Dampfkesselwesen, Tel. 0711/685-68913, e-mail: gunter.scheffknecht@ivd.uni-stuttgart.de