Verfahrenstechnik 11/2024

CO 2 -RECYCLING

CO 2 -RECYCLING TROCKENMITTEL FÜR GAS CO 2 in einem effizienten Kosten-Nutzen-Verhältnis aus der Luft zu entfernen, gleicht einer Pionierarbeit. Einer Firma aus Eindhoven ist dies nun mit zwei Testmaschinen gelungen. Gemessen und erforscht wird dieses Verfahren mit drei verschiedenen Präzisionssensoren aus der Schweiz. Es ist schwierig CO 2 auf eine Weise aus der Luft zu gewinnen, die praktikabel und erschwinglich ist. Der Firma Carbyon in Eindhoven ist dies gelungen. Seit 1,5 Jahren haben sie eine Maschine in Betrieb, die das kann. Die Erfindung basiert auf dem Dünnschichtmaterialien-Prinzip für Solarzellen von Hans de Neve, Halbleiterphysiker, Gründer und CEO von Carbyon. Sein Interesse am Thema CO 2 -Abscheidung und den Möglichkeiten der nur ein Atom dünnen Schicht auf den Solarzellen führte zu dem Verfahren, das die Firma jetzt testet. Carbyon zeigt auf, wie es funktioniert CO 2 aus der Luft zu gewinnen und welchen wichtigen Beitrag die Sensoren von Keller Druckmesstechnik dazu leisten. VIELVERSPRECHENDE TESTANLAGE Nach mehreren Jahren Arbeit mit kleineren Prüfvorrichtungen wurde vor 1,5 Jahren mit der Arbeit an den Maschinen begonnen, in denen das Verfahren seine Wirkung entfalten kann. Im Labor werden Proben verschiedener Materialzusammensetzungen in kleinem Maßstab gemessen. Das Geheimnis des Verfahrens von Carbyon liegt in der chemischen Komponente: dem Sorptionsmittel. Dies nimmt CO 2 auf und gibt es kontrolliert wieder ab. Das bedeutet, das Gas lässt sich wiederverwenden, zum Beispiel zur Herstellung von grünem Paraffin. Bei dem System handelt es sich noch um eine Testanlage, in der Carbyon die Bedingungen ermitteln kann, unter denen das Sorp- tionsmittel am besten funktioniert. Die Ingenieure haben die Maschine modular aufgebaut, so dass sie mit verschiedenen Temperaturen, Drücken, Mengen und Sorptionsmitteln arbeiten kann. Die ganze Erfindung basiert auf der Forschung an Materialien für Solarzellen bei TNO (niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung). Die entwickelte Kombination von Carbyon, die selbstentworfene Anlage sowie das genau richtige Verhältnis des Sorptionsmittels, erbringen eine Leistung, die laut den Forschern aktuell noch von niemand anderem erzielt werden kann. Das Sorptionsmittel ist ein überraschend simples Material, das weithin verfügbar ist und es auch bleiben wird. Es wird häufig verwendet, um ausgelaufene Chemikalien, Schmiermittel, Farben, Heizöl oder Lösungsmittel zu binden und ihre toxische Wirkung damit zu neutralisieren. Sorptionsmittel sind also verschiedene flüssige oder feste Stoffe, die der Aufnahme anderer Stoffe dienen. Die Schwierigkeit liegt in dem porösen Trägermaterial, auf dem sich das Aufbringen einer hauchdünnen Schicht als komplizierter erwies als bei einem flachen Solarpanel. Dieses poröse Material ist notwendig, weil man eine große Oberfläche haben möchte, um möglichst viel CO 2 aufzunehmen. Aktivkohle ist ein geeigneter Träger, denn ein Gramm Aktivkohle hat eine Oberfläche von 3000 m 2 . Die reaktive Schicht, bestehend aus Aminen oder Kaliumcarbonat, wird mit verschiedenen Verfahren auf den Kohlenstoff aufgebracht. 24 VERFAHRENSTECHNIK 2024/11 www.verfahrenstechnik.de

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Luuk van Voorst (re.) und Girmi Schouten, Datenwissenschaftler, testen zahlreiche Möglichkeiten, um das Sorptionsmittel zu erhitzen 02 Beatrix Bos (vorne) und Luuk van Voorst ermitteln die Bedingungen, unter denen das Sorptionsmittel am besten funktioniert Beatrix Bos, Projektmanagerin bei Carbyon ist begeistert: „Die ersten zwei bis drei Jahre haben wir hauptsächlich mit der Forschung verbracht, jetzt testen wir die Anwendung und entwickeln die Maschine. Man kann uns als ein Deep-Tech-Unternehmen bezeichnen, denn es muss viel Zeit investiert werden, bevor man die Technologie zur Marktreife bringt. In der Zwischenzeit entstehen alle Arten von neuen Geschäftsmodellen, die den Prozess noch einmal beschleunigen können.“ Die Erfassung ging vom Testaufbau im Gramm- zum Kilogrammmaßstab in der realen Maschine über. Die nächste Maschine wird nochmal hundertmal grösser sein, wofür die Hochleistungssensoren von Keller Druckmesstechnik aus der Schweiz benötigt werden. Der Testaufbau im Grammmaßstab arbeitete mit Flaschenluft. Das war notwendig, um stabile Testbedingungen zu erreichen. Jetzt, wo mit einer realen Maschine und Außenluft gearbeitet wird, hat das Projektteam zum ersten Mal alle Technologien in einer Maschine vereint und alles lässt sich messen. Dazu werden eine Menge Sensoren benötigt, schließlich handelt es sich immer noch um eine Forschungseinrichtung. „Da man beim Forschen nicht weiß, was man bei den Tests finden wird, will man so genau wie möglich testen“, erklärt Luuk van Voorst von Carbyon. SENSOREN FÜR MAXIMALE GENAUIGKEIT Carbyon verwendet verschiedene Sensoren der Serie 33X von Keller. Zwei Absolutdruck-Sensoren, die bis zu 1 bar messen sowie je einen Relativ- und Differenzdruck-Sensor. Sie messen damit den Druckabfall über das Sorptionsmittel sowie über den Staubfilter und schaffen so einen Sorptionsmittel-Kreislauf. Weiter gibt es einen Sensor vor der Vakuumpumpe und einen Absolutdruck-Sensor im Reaktor. Van Voorst half bei der Ausarbeitung der Spezifikationen und hat sich bewusst für Hochpräzisionsdruck-Transmitter entschieden, um Messfehler so klein wie möglich zu halten. Denn Messfehler summieren sich, deshalb muss jede Messung so genau wie möglich sein. Aber nicht nur die Genauigkeit ist besonders wichtig, auch die Lebensdauer ist von großer Bedeutung. Schließlich DIE AUFNAHME IM SORPTIONS- MITTEL BEDEUTET, DASS MAN DAS GAS WIEDERVERWENDEN KANN 01 02 sind die Messbedingungen schwierig. Es gibt hohe CO 2 -Konzentrationen, große Temperaturschwankungen und intensive Feuchtigkeit. Statement Martijn Smit, Verkaufsdirektor Keller Niederlande: „Durch die Selektion der Druckaufnehmer sowie einer digitalen Kompensationselektronik wird die Serie 33X mit der höchsten Präzision bis zu 0,05 %FS über den gesamten Temperaturbereich spezifiziert. Kalibrierlabors, die akkreditiert sind, attestieren nach den DKD-Richtlinien bei unseren Drucktransmittern eine Genauigkeit bis zu ± 0,01 %FS bei Raumtemperatur.“ Van Voorst resümiert: „Es ist sehr schön, dass die Drucktransmitter der Serie 33X einen RS485 Modbus-Ausgang direkt am Sensor haben. Das ist für uns ideal, da man auf diese Weise nicht an Genauigkeit verliert und flexibel bleibt. Wir hatten ursprünglich drei Sensoren von Keller eingebaut und konnten mit dem RS485-Modul, ohne zusätzliche Anpassungen, einen vierten hinzufügen. Das ist ein großes Plus, denn wir wollen bei der Einrichtung flexibel sein.“ Carbyon ist seit 2023 in der Testphase und entwickelt ihre Maschinen stetig weiter, bis sie ihr Endziel erreicht haben. Zwei Testmaschinen sind betriebsbereit und eine dritte wird gerade gebaut. 2024 ist das Hauptziel die Informationen aus dem Output der Maschinen zu untersuchen. Was genau ist in dem abgeschiedenen CO 2 enthalten und was kann damit gemacht werden? Die Beantwortung dieser zentralen Fragen eröffnet eine Welt voller neuer Möglichkeiten. Bei den bisher entwickelten Verfahren erfordert die Erhitzung der CO 2 -Filter so viel Energie, dass das Recyclen noch keine Option ist, sondern finanziell nur die Entsorgung in Frage kommt. Mit der neuen Methode von Carbyon ist der Energieverbrauch um ein Vielfaches geringer und die Ausbeute bis zu zehn Mal höher. Letztendlich strebt das Unternehmen einen Preis von 50 Dollar pro Tonne CO 2 an. Bei diesem Kostendach wird das gefilterte CO 2 für die Herstellung erneuerbarer Kraftstoffe finanziell interessant. Bilder: Keller Druckmesstechnik, Bart van Overbeeke Fotografie www.keller-druck.com UNTERNEHMEN KELLER Druckmesstechnik AG 8404 Winterthur, Schweiz E-Mail: info@keller-druck.com www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2024/11 25