Direkte Luftabscheidung (DAC)
Eine Technologie zur direkten Entfernung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft, wo die Konzentration sehr gering ist (ca. 420 ppm). Die beiden primären Ansätze nutzen entweder Flüssiglösungsmittelsysteme, bei denen Luft durch chemische Lösungen (z. B. Kaliumhydroxid) geleitet wird, oder feste Sorptionssysteme, bei denen Luft über filterartige Oberflächen geleitet wird, die CO2 chemisch binden. Das abgeschiedene CO2 wird anschließend zur Speicherung oder Nutzung freigegeben.
Direct Air Capture (DAC) ist eine Technologie zur Reduzierung negativer Emissionen, da sie historische CO2-Emissionen aus der Luft entfernt, im Gegensatz zur Punktquellenabscheidung, die lediglich neue Emissionen verhindert. Die größte technische Herausforderung besteht in der niedrigen CO2-Konzentration in der Luft, die die Bewegung großer Luftmengen und den Einsatz hocheffizienter chemischer Absorber erfordert, was den Prozess energieintensiv und teuer macht.
In Flüssiglösungsmittelsystemen drücken große Ventilatoren Luft durch einen Luftkontaktor, der eine starke chemische Lösung enthält, typischerweise eine wässrige Hydroxidlösung. Das CO2 reagiert zu einem Carbonatsalz. Diese Salzlösung wird anschließend in einem separaten Reaktor erhitzt, wodurch das CO2 in einem reinen Strom freigesetzt und die ursprüngliche Hydroxidlösung zur Wiederverwendung regeneriert wird. Dieser Prozess ist kontinuierlich, erfordert jedoch hohe Temperaturen (bis zu 900 °C).
Bei Feststoffsorptionssystemen wird Luft über feste Materialien (Sorbentien) geblasen, an deren Oberfläche Amine oder andere Chemikalien gebunden sind. Diese Chemikalien adsorbieren selektiv CO2-Moleküle. Sobald das Sorbens gesättigt ist, wird es in eine beheizte Niederdruckkammer geleitet, wo das CO2 freigesetzt wird. Dieser Prozess erfordert typischerweise niedrigere Temperaturen (80–120 °C) als Flüssigsysteme, wodurch die Nutzung von Abwärme oder Erdwärme ermöglicht wird. Nach der Abscheidung und Reinigung des CO2 muss es dauerhaft im Untergrund gespeichert oder in Produkten wie synthetischen Kraftstoffen oder Baumaterialien verwendet werden, um einen Klimavorteil zu erzielen.
UNESCO Nomenclature: 3305
• Chemieingenieurwesen und Technologie
Typ
Industrieller Prozess
Verwendung
Aufstrebende Technologie
Vorläufer
- Luftreinigungstechnologie, die in U-Booten und Raumfahrzeugen zur Lebenserhaltung eingesetzt wird
- industrielle Gastrennungs- und -reinigungstechniken (z. B. Druckwechseladsorption)
- Fortschritte in der chemischen Verfahrenstechnik und Materialwissenschaft für die Sorbententwicklung
- Verständnis der Säure-Base-Chemie
- Theorien zum Klimawandel und zur Notwendigkeit negativer Emissionen
Anwendungen
- Bereitstellung von CO2 für synthetische Kraftstoffe (z. B. Kombination mit grünem Wasserstoff)
- CO2-Versorgung von Gewächshäusern zur Förderung des Pflanzenwachstums
- kohlensäurehaltige Getränke
- Einsatz in Projekten zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS)
- kommerzielle DAC-Anlagen, die von Unternehmen wie Climeworks (Schweiz) und Carbon Engineering (Kanada) betrieben werden
Patente:
- US7892348B2
- US8128749B2
- WO2010051693A1
Potenzielle Innovationsideen
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Related to: direct air capture, DAC, carbon removal, negative emissions technology, solid sorbents, liquid solvents, climeworks, carbon engineering, air scrubbing, CCUS.