CO2-Senke Biogas mittels Asche-Carbonatisier­ung

Bearbeiter:

Bastian Alexander Sakowski, M.Sc.

Laufzeit:

11/2015 - 10/2018

Förderer:

Gefördert durch die Friedrich und Elisabeth Boysen-Stiftung und aus den Mitteln des Zukunftskonzepts der TU Dresden

(https://tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/iet/boysen/joker3/boysen2/projekte/P1-109)

Hintergrund und Motivation:

Minerale Carbonatisierung ist ein natürlicher Verwitterungsprozess, bei dem Erdalkalimetalle, wie Calcium oder Magnesium, mit Kohlendioxid zu Carbonaten reagieren. Magnesium- und Calciumcarbonat sind als Endprodukte des Prozesses Feststoffe, die langzeitstabil und umweltschonend sind. Dieser in der Natur langsam voranschreitende Prozess soll im Zuge des Projekts in einem verfahrenstechnischen Ansatz näher untersucht werden. Potenzielle Kohlendioxidquellen sind dabei Biogas aus Biogasanlagen mit einem CO₂-Volumenanteil von bis zu 41% und Rauchgas aus Kraftwerksprozessen mit einem CO₂-Volumenanteil von 7% - 13%. Potenzielle Calcium- und Magnesiumquellen sind generell in Form von Serpentin (Mg₃Si₂O₅[OH]₄) und Calciumquellen in Form von Wollastonit (CaSiO₃) in natürlichem Gestein im Überfluss vorhanden. Die Gewinnung der Mineralien und die chemische Aktivierung lassen eine Nutzung unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten aber als unwahrscheinlich erscheinen.

Mögliche Alternativen ergeben sich aus der Verwendung industrieller Abfälle wie Stahlschlacken und Flugaschen. Asche-Rückstände von bis zu 20 % des Brennstoffs  und einem CaO-Anteil in der Flugasche von bis zu 40 % stellen ein großes Potenzial für die Langzeitspeicherung von Kohlendioxid dar. Zu untersuchende Problemstellungen ergeben sich aus den langen Reaktionszeiten und aus dem ungünstigen Massenverhältnis des Kohlendioxids zum Calciumoxid.

Projektziele:

• Prüfung der Übertragbarkeit der bisherigen Ergebnisse auf Aschen der reinen Biomasseverbrennung und der thermischen Abfallbehandlung
• Ermittlung der Möglichkeiten und Grenzen der simultanen Einbindung des im Biogas enthaltenen H₂S
• Minimierung des Wasserbedarfs mit dem Fokus auf der Immobilisierung der Schwermetalle
• Optimierung der Rückgewinnung von Ressourcen wie CaCO₃ und MgCO₃
• Bewertung der ökologischen und ökonomischen Vorteile auch aus Akzeptanzsicht 

© Bastian Alexander Sakowski