Untersuchungen zur adsorptiven CO₂-Entfernung aus Zementabgasen auf innovativen Adsorptionsmitteln
Jan Frederik Horstmeier
Die Zementindustrie ist neben der fossil befeuerten Stromerzeugung eine industrielle Hauptquelle großer CO₂-Mengen. Diese anthropogenen Emissionen sind aufgrund der negativen Auswirkungen auf das Klima und der darauf basierenden Zielstellungen der Vereinten Nationen auch in diesem Industriezweig zu minimieren.
Zur Reduzierung der emittierten Kohlendioxidmenge bei bereits bestehenden Anlagen ist eine Tail-End-Lösung zielführend, wobei die Wahl des Verfahrens maßgeblich von den Eigenschaften des Gesamtprozesses abhängt.
Im Vergleich zur derzeit vor allem bei der Stromerzeugung favorisierten Absorption mit Hilfe von wässrigen Aminlösungen ist die Adsorption, vor allem die Vakuumwechseladsorption (VSA), als trockenes Verfahren bei den gegebenen Randbedingungen in einem Zementwerk eine alternative und durch eine optimierte Betriebsführung mit Hilfe innovativer Adsorbentien auch attraktivere Lösung.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der Synthese, Charakterisierung und Bewertung neuartiger Adsorbentien zur Steigerung der geringen CO₂-Kapazitäten und -Selektivitäten herkömmlicher Materialien durch Veränderung der Oberflächenchemie und damit einer kovalenten Bindung des Kohlendioxids.
Der chemisorptive Charakter der Adsorptivbindung führt zwar zu höheren Gleichgewichtsbeladungen, aber auch steigenden Adsorptionsenthalpien, sodass negative Temperatureffekte, vor allem auf die Arbeitskapazität des zyklischen, nicht-isothermen Prozesses, resultieren. Die Ergebnisse dieser Arbeit machen deutlich, dass der VSA-Prozess mit hochkapazitativen Adsorbentien in Verbindung mit einem effektiven Recycling der Adsorptionswärmen durch integrierte Latentwärmespeicher für die CO₂-Abtrennung aus Zementwerksabgasen eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative darstellt.
