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Direkte Luftabscheidung (DAC)

2010
Anlage zur direkten CO2-Abscheidung aus der Luft, die chemische Verfahren zur Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre nutzt.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

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.

Direkte Luftabsaugung (DACDie CO₂-Entnahme aus der Luft ist eine Technologie, die bereits vorhandenes CO₂ entfernt, im Gegensatz zur punktuellen CO₂-Abscheidung, die lediglich neue Emissionen verhindert. Die größte technische Herausforderung liegt in der geringen CO₂-Konzentration der Luft. Dies erfordert den Transport großer Luftmengen und den Einsatz hocheffizienter chemischer Absorber, was das Verfahren 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

Störung

Inkremental

Verwendung

Aufstrebende Technologie

Vorläufer

  • Luftreinigungstechnologie, die in U-Booten und Raumfahrzeugen zur Lebenserhaltung eingesetzt wird
  • Industriegas Trenn- 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

  • providing CO2 for synthetic fuels (e.g., combining with green hydrogen)
  • CO2-Versorgung von Gewächshäusern zur Förderung des Pflanzenwachstums
  • kohlensäurehaltige Getränke
  • Verwendung in KohlenstoffabscheidungCCUS-Projekte (CCUS: Nutzung und Speicherung)
  • kommerzielle DAC-Anlagen, die von Unternehmen wie Climeworks (Schweiz) und Carbon Engineering (Kanada) betrieben werden

Patente:

  • US7892348B2
  • US8128749B2
  • WO2010051693A1

Potenzielle Innovationsideen

  • Entwicklung passiver DAC-Systeme, die Windenergie anstelle von elektrischen Ventilatoren zur Luftbewegung nutzen
  • Schaffung von Feuchtigkeits-Swing-Sorbentien, die CO2 freisetzen, wenn sie Wasser statt Wärme ausgesetzt werden
  • direkte Integration von DAC-Einheiten in Geothermiekraftwerke zur Nutzung von Abwärme und Strom
  • Entwicklung modularer DAC-Einheiten in Haushaltsgröße, die zu einem verteilten Netzwerk beitragen
  • Verwendung von Metall-organischen Gerüsten (MOFs) als hochselektive, energiearme Sorbentien
  • Stromversorgung des DAC mit dedizierten, netzunabhängigen erneuerbaren Energiequellen wie Solar- und Windenergie
  • Gentechnisch veränderte Cyanobakterien zur CO2-Bindung an Gebäudefassaden
  • Entwicklung elektrochemischer DAC-Systeme, die Strom direkt zur CO2-Abtrennung nutzen
  • Integration von DAC in HLK-Systeme großer Gebäude
  • creating a geschlossener Regelkreis system where captured CO2 is used to grow algae for biofuel production
Bezieht sich auf: direkt Lufterfassung, DAC, Kohlenstoffentfernung, Negative-Emissions-Technologie, feste Sorptionsmittel, flüssige Lösungsmittel, Klimatechnik, Kohlenstofftechnik, Luftreinigung, CCUS.

Historischer Kontext

Direkte Luftabscheidung (DAC)

2000
2000
2002
2010
2013
2000
2000
2000
2003
2010
2013-09-24

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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