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Energy efficient CO2 capture and carbon neutral CO2 supply chain for greenhouse fertilization at Wien Simmering

Das grundsätzliche Ziel von ViennaGreenCO2 ist den Energiebedarf für die CO2 Abscheidung aus Rauchgasen durch Verwendung eines kontinuierlichen Temperaturwechseladsorptionsverfahrens (TSA) um rund 40% zu senken. Das neu entwickelte TSA-Verfahren arbeitet ebenfalls mit Aminen, allerdings nicht in flüssiger Form. Stattdessen werden feste, hochporöse Partikel mit dem Rauchgas in Kontakt gebracht, auf deren Oberfläche die funktionalen Amingruppen immobilisiert sind. Diese aktiven Gruppen können wiederum mit dem CO2 im Rauchgas reagieren (Chemiesorption) und ermöglichen somit eine ähnlich selektive CO2 Abtrennung wie die Aminwäsche.

Auch die Prozessführung im Temperaturwechsel-Verfahren erfolgt grundsätzlich analog zur Aminwäsche. Die CO2 Abscheidung erfolgt im Adsorber, in dem das Amin-funktionalisierte Adsorbens mit dem Rauchgas bei Temperaturen von etwa 40-70°C in Kontakt gebracht wird. Bei diesen Betriebstemperaturen weist das Adsorbens eine hohe CO2-Aufnahmekapazität auf und kann daher ausreichend hoch mit CO2 beladen werden. Am Adsorber-Austritt erhält man dadurch einen gereinigten Abgasstrom mit wesentlich geringerer CO2 Konzentration. Das mit CO2 beladene Adsorbens wird kontinuierlich vom Adsorber abgezogen und in den Desorber geleitet, der bei höherer Temperatur betrieben wird. Bei Temperaturerhöhung reduziert sich die CO2-Aufnahmekapazität des Adsorbens und es kommt zur Desorption des zuvor gebundenen CO2´s. Das Adsorbens wird somit regeneriert und kann für einen neuerlichen Abscheidezyklus in den Adsorber rückgeleitet werden. Um eine Regeneration auf möglichst geringe CO2-Beladungen zu ermöglichen, wird zusätzlich Dampf im Desorber als Spülgas eingesetzt. Dementsprechend erhält man am Austritt des Desorbers ein Gasgemisch aus Dampf und CO2 bzw. mit nachgeschalteter Kondensation (und Trocknung) schließlich den reinen CO2 Gasstrom.

Das Potential zur Effizienzsteigerung ergibt sich beim TSA Verfahren im Vergleich zur Aminwäsche aus dem Wegfall der Verdampfungsenergie in der Regeneration und den wesentlich geringeren Wärmekapazitäten der eingesetzten Adsorbens. Darüber hinaus verspricht das Verfahren auch noch wesentliche Vorteile hinsichtlich der auftretenden Prozessemissionen, eine deutliche Abmilderung der Korrosionsproblematik und generell eine kompaktere Reaktorbauweisen. Insgesamt erhofft man sich dadurch, die CO2-Abscheidekosten mit dem TSA-Verfahren um bis zu 25% zu reduzieren.

Steckbrief

Projektnummer
845022
Koordinator
Technische Universität Wien Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften
Projektleitung
Gerhard Schöny, gerhard.schoeny@tuwien.ac.at
Förderprogramm
Energieforschung (e!MISSION)
Dauer
01.2015 - 12.2018
Budget
4.617.128 €