Vom schädlichen Abgas zur Ressource - CO2 als wertvoller Rohstoff (Carbon Capture and Utilization)

Der globalen Erderwärmung entgegenzuwirken und die ambitionierten Klimaziele der Europäischen Union einzuhalten (Reduktion der Treibhausgasemissionen von 80–95 % bis 2050) hat Dringlichkeit. Dauerhafte CO2-Reduktion impliziert, ausgestoßenes CO2 aktiv in einen geschlossenen CO2-Kreislauf zurückzuführen. Das geschieht beispielsweise, indem CO2 dazu verwendet wird, erneuerbare Treibstoffe oder Alkohole herzustellen. Idealerweise würde dies dazu führen, dass kein „neues CO2“ in die Atmosphäre gelangt. Dafür notwendige Ressourcen sind neben CO2, Wasser und Elektrizität aus erneuerbaren Quellen (Wind-, Wasserkraft oder Solarenergie). Am besten wird das CO2 direkt an Industrieanlagen eingefangen und umgewandelt. So eröffnen sich spannende Möglichkeiten, energie- und kosteneffiziente Prozesse zur CO2-Umwandlung zu etablieren. Diese Technologie kann die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern – was in Zeiten von Ressourcenverknappung besondere Relevanz hat.

Das Ziel unseres Projekts “Vom schädlichen Abgas zur Ressource – CO2 als wertvoller Rohstoff”, kurz “CO2 Umwandlung”, ist es, gemeinsam mit HTL Schüler/innen (zwischen 17 und 19 Jahren) und weiteren Citizen Scientists an der Etablierung eines geschlossenen CO2-Kreislaufs zu arbeiten. CO2-Umwandlung in Grundchemikalien oder sogenannte E-Fuels (Treibstoffe, die aus CO2, grünem Wasserstoff und erneuerbarer Energie hergestellt werden) stellt eine Möglichkeit dafür dar.

Im Rahmen des Projekts verfolgen wir eine mehrstufige Herangehensweise. Dazu gehören die Suche nach Modellprozessen für die CO2-Umwandlung, die Planung und der Bau eines Modellreaktors im Labormaßstab zum Testen verschiedener Möglichkeiten, das Design von Prozessen im Industriemaßstab, die auf den Ergebnissen unserer Laborversuche basieren (inklusive einer Kostenabschätzung) sowie die Veröffentlichung unserer Ergebnisse als Teil einer Informationskampagne, die an die breite Öffentlichkeit gerichtet sein wird.

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• Methoden zur CO2-Abtrennung: Direct Air Capture vs. Abgasabtrennung
• Elektrochemische CO2-Umwandlung: Stand der Technik und aktuelle Forschung
• Katalysatoren zur CO2-Umwandlung: Materialien und Prozesse

• Plaza, Ribeiro (2022): CO2 Capture and Renewable Energy
• Reina, Odriozola, Arellano-Garcia (2021): Engineering Solutions for CO2 Conversion
• Olah, Goeppert, Prakash (2018): Beyond Oil and gas: The Methanol Economy