[:de]Kohlendioxid (CO2) ist einerseits ein Klimagas, zugleich kann es aber auch als Ressource dienen – etwa für Kunststoffe oder erneuerbare Kraftstoffe – und damit in Zukunft fossiles Erdgas sowie Erdöl ersetzen. Die Gewinnung von CO2 aus der Luft leistet in mehrfacher Hinsicht einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels: Sie grenzt die Konzentration des Treibhausgases in der Atmosphäre ein, macht es für die chemische Industrie sowie regenerative Mobilität nutzbar und ermöglicht so künftig eine drastische Reduzierung der Emissionen. Welches Verfahren dafür am besten geeignet ist, soll nun im Rahmen des Projektes „CORAL = CO2-Rohstoff aus Luft“ untersucht und anschließend in einer entsprechenden Versuchsanlage erprobt werden. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) koordiniert das Projekt. Partner sind das Institut für Polymerchemie der Universität Stuttgart (IPOC) sowie das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu).

Erdöl und Erdgas sind bislang die Rohstoffe für die meisten chemischen Erzeugnisse – von verschiedenen Kunststoffen bis hin zu den Kraftstoffen Benzin, Diesel und Kerosin. In Zukunft sollen jedoch die fossilen Energieträger durch regenerative Ressourcen ersetzt werden. „Kohlendioxid ist einer dieser Rohstoffe und die Luft eine nahezu unerschöpfliche regenerative Quelle“, erklärt Dr. Ulrich Zuberbühler, stellvertretender Leiter des ZSW-Fachgebiets „Regenerative Energieträger und Verfahren“. Die Quelle Luft anzuzapfen, ist Gegenstand des nun gestarteten, dreijährigen Projekts CORAL. Die Wissenschaftler wollen damit insbesondere Anlagenbetreibern ohne Zugang zu konzentrierten CO2-Quellen eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Lösung aufzeigen.

Zur Gewinnung des in der Luft enthaltenen CO2 für nachfolgende Rohstoff-Synthesen gibt es bereits mehrere Technologien. Ziel von CORAL ist es, das effizienteste und kostengünstige Verfahren zu ermitteln und weiter zu entwickeln. Im nächsten Schritt soll dann eine Versuchsanlage gebaut werden, um dieses Verfahren zu testen. „Wir wollen zeigen, dass chemische Schlüsselverbindungen wie Methanol, Dimethyl-Ether und Propylen perspektivisch über den rein regenerativen Weg aus erneuerbaren Ressourcen hergestellt werden können“, sagt Projektleiter Zuberbühler.

„Die CO2-Gewinnung aus der Luft wird vor allem für entlegene Energieerzeuger bedeutsam“, erläutert Zuberbühler und gibt ein Beispiel: „Windkraftbetreiber an der chilenischen Küste etwa könnten ihren Strom in einer Power-to-Gas-Anlage vor Ort in die regenerativen Kraftstoffe Wasserstoff und Methan umwandeln. Das für die Methanisierung notwendige CO2 ließe sich aus der Luft anreichern und müsste nicht aus mehreren tausend Kilometern Entfernung antransportiert werden. Nicht einmal der Bau von Stromleitungen wäre nötig, weil der Strom in einen chemischen Energiespeicher umgewandelt wird.“ Zur CO2-Erzeugung lasse sich die Abwärme aus dem Elektrolyse- und Methanisierungsprozess nutzen. Dies stellt ein weiteres wichtiges Projektziel dar, um den Gesamtenergiebedarf der Verfahren zu reduzieren.

Während sich das ZSW neben der Projektkoordinierung schwerpunktmäßig dem Bau und Betrieb der Versuchsanlange widmet, entwickelt das IPOC unter anderem neue Materialien für die reversible CO2-Adsorption auf Basis monolithischer Polymere bzw. Zellulosefasergewebe. Das ifeu nimmt Lebenszyklusanalysen vor, um die Umweltauswirkungen der Technologie zu untersuchen und mit anderen Verfahren zu vergleichen. Dabei wird beispielsweise ermittelt, welche Menge an CO2-Emissionen gegenüber heutigen Herstellungsmethoden eingespart werden kann.

Das ZSW hat bereits im Jahr 2009 eine Pilotanlage konstruiert und damit erfolgreich nachgewiesen, dass sich konzentriertes CO2 aus der Luft anreichern lässt, um es für die Herstellung von Methan aus Strom (Power-to-Gas – P2G®) zu nutzen. Im Rahmen von CORAL werden die Stuttgarter Forscher gemeinsam mit den Projektpartnern IPOC und ifeu diese Erfahrungen auf der Suche nach neuen Lösungswegen nutzen.

Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme CO2Plus mit insgesamt rund 755.000 Euro gefördert.

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 230 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte.

Ansprechpartner Pressearbeit

Alexander Del Regno, Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Industriestr. 6,
70565 Stuttgart, Tel. +49 (0)711 7870-310, Fax +49 (0)711 7870-230,
alexander.delregno@zsw-bw.de, www.zsw-bw.de

Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH,
Emmy-Noether-Str. 2, 79110 Freiburg,
Tel.: +49 (0)761 380968-23, Fax: +49 (0)761 380968-11,
vartmann@solar-consulting.de, www.solar-consulting.de[:en]Carbon dioxide (CO2) is a greenhouse gas. However, it can also be a valuable resource—for example, for making plastics or renewable fuels—that could eventually replace the fossil fuels natural gas and oil. Extracting CO2 from the air can contribute to the fight against climate change in several ways. It reduces the concentration of the greenhouse gas in the atmosphere. The chemical industry can then put this CO2 to good use. It may even be converted into renewable fuels, all of which would drastically reduce future emissions. A project called CORAL—an acronym made up of the German words for CO2 as an airborne resource—is underway to determine which extraction process works best. Trials will then be conducted in a suitable testing facility. The Centre for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg (ZSW) is coordinating the project. Its partners are the University of Stuttgart’s Institute of Polymer Chemistry (IPOC) and the Heidelberg Institute for Energy and Environmental Research (ifeu).

Most chemical products such as plastics, gasoline, diesel and kerosene are based on oil and natural gas. These fossil fuels will have to be replaced by renewable resources. “Carbon dioxide is one of these resources and air is a practically inexhaustible regenerative source,” notes Dr. Ulrich Zuberbühler, deputy head of ZSW’s Regenerative Energies and Processes division. The three-year CORAL project is investigating ways to tap CO2 from air. The scientists involved in the project are determined to present an economically and ecologically sound solution that will benefit plant operators, especially those who do not have ready access to concentrated sources of CO2.

Several technologies are able to extract CO2 from the air so that it can be used for fuel synthesis. CORAL is aimed to identify the most efficient and cost-effective process for further development. The next step is to build a facility to test this process. “We want to demonstrate that key chemical compounds such as methanol, dimethyl ether and propylene can be produced using renewable resources only,” says project manager Zuberbühler.

“CO2 extraction from the air will be particularly important for power companies at remote locations,” says Zuberbühler. “For example, wind farm operators on the Chilean coast could convert their electricity into the regenerative fuel sources hydrogen and methane in on-site power-to-gas plants. The CO2 needed for methanation could be extracted from the air so it would not have to be brought in from locations thousands of kilometers away. And there would be no need to build power lines because electricity is converted and stored as chemical energy.” The waste heat from the electrolysis and methanation process can be used to generate CO2. This would reduce the processes’ overall energy consumption, which is another important objective of the project.

ZSW is coordinating the project and focusing on building and operating the test plant. IPOC is developing new materials for reversible CO2 adsorption based on monolithic polymers and fabrics made of cellulose fiber. And ifeu is conducting lifecycle analyses to investigate the technology’s environmental impacts and compare it to other methods. For example, scientists want to know to what extent this would reduce CO2 emissions in comparison to today’s production methods, if any toxic substances escape into the environment when the CO2 system is built and operated, and what resources this will require.

ZSW constructed a pilot plant back in 2009, successfully demonstrating that concentrated CO2 can be extracted from the air for use in converting electrical power into methane (power-to-gas or P2G®). Based on this experience the researchers of ZSW, IPOC and ifeu have joined forces to search for new solutions.

The Federal Ministry of Education and Research is supporting the project with a €755,000 grant from the CO2Plus research funding program.

The Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (Centre for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg, ZSW) is one of the leading institutes for applied research in the areas of photovoltaics, renewable fuels, battery technology, fuel cells and energy system analysis. There are currently around 230 scientists, engineers and technicians employed at ZSW’s three locations in Stuttgart, Ulm and Widderstall. In addition, there are 90 research and student assistants.

Media contacts

Alexander Del Regno, Zentrum für Sonnenenergie- und
Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW), Industriestr. 6,
70565 Stuttgart, Tel. +49 (0)711 7870-310, Fax +49 (0)711 7870-230,
alexander.delregno@zsw-bw.de, www.zsw-bw.de

Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH,
Emmy-Noether-Str. 2, 79110 Freiburg, Germany
Tel.: +49 (0)761 380968-23, Fax: +49 (0)761 380968-11,
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