Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.
Österreich hat neben vielen anderen Industriestaaten im internationalen Kyoto-Protokoll erklärt, den Kohlendioxidausstoß zu beschränken. Die in diesem Forschungsprojekt behandelte Wärmekraftanlage soll durch die interne Feuerung fossiler Brennstoffe mit Sauerstoff dieser Aufgabe dienen. Der von H. Jericha vorgestellte 'Graz Cycle' (Jericha et al., 1987) verspricht für die interne Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff höchste Wirkungsgrade (CRIEPI, 1994). In diesem Arbeitsgebiet soll die Fähigkeit dieses Kreisprozesses untersucht werden, intern fossile Brennstoffe mit Sauerstoff zu verbrennen und mit einem Medium aus Dampf und Kohlendioxid zu arbeiten. Es besteht dadurch die Möglichkeit, das gesamte bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid durch Kondensation des Dampfes aus dem Prozeß abzuscheiden. Das Kohlendioxid kann dann gelagert oder in Zukunft als Trägermedium für Wasserstoff als Teil eines integrierten Solarenergiesystems eingesetzt werden. Im Rahmen dieses rbeitsgebietes sollen die thermodynamischen Parameter eines solchen Kreislaufes optimiert und die Auslegung der Hauptkomponenten Brennkammer und Turbomaschinen für dieses neue Arbeitsmedium untersucht werden.
In den vergangenen Jahren wurde am Institut ein neuer Hochtemperaturkreisprozeß für Kraftwerksanlagen konzipiert, bei denen eine CO2-Rückhaltung auf einfache Art realisierbar ist (Graz Cycle). Derzeit wird an Kreisprozessen mit innerer Verbrennung im Sinne der Gasturbinenprozesse gearbeitet, wobei jedoch zur Verbrennung nicht Luft, sondern Sauerstoff benützt wird. Durch die Proßzessfürhung und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff kann ein thermisches Kraftwerk geschaffen werden kann, das keinerlei Abgase in die Umgebung emittiert. Der vorgeschlagene Kreisprozeß läßt sich mit geringen Änderungen durch Feuerung von Methan bei Oxidation durch Sauerstoff und Kühlung mittels Wasserdampf in Brennkammer und Gasturbinenschaufeln durchführen. Es ergeben sich dabei durchaus günstige Verhältnisse für die Gestaltung dieser beiden Komponenten und es wird möglich, am Ende der Expansion nach dem Kondensator das nichtkondensierbare CO2 durch Rekompression aus der Anlage auszuscheiden und zur Speicherung bzw. Wiederverwendung darzubieten. Die Anlagenkonzeption hat den Vorteil, dass größtenteils auf existierende Komponenten zurückgegriffen werden kann und keine Sonderentwicklungen z.B.: für die CO2 Abweichung notwendig werden.
Bei der thermischen Abfallbehandlung (TAB) fallen ca. 20 Mt. pro Jahr an unvermeidbaren CO2-Emissionen in Deutschland an, von denen ca. 50 % biogenen Ursprungs sind. Um die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, müssen auch die CO2-Emissionen aus der TAB abgeschieden, dauerhaft gelagert oder genutzt werden. Für die CO2-Abscheidung aus dem Abgas von TAB ist derzeit die Aminwäsche kommerziell verfügbar und wurde an wenigen TAB im Ausland getestet. Belastbare Messwerte und Betriebsdaten zur Bilanzierung, Bewertung und Optimierung der CO2-Abscheidungstechnik (CC-Technik) an TAB sind jedoch kaum vorhanden, was eine beschleunigte und sichere Realisierung der CC-Technik an TAB in Deutschland erschwert. Mit dem geplanten Vorhaben sollen neben Aminwäsche auch andere energieeffizientere CC-Technik für den Einsatz an TAB untersucht und Datengrundlage geschaffen werden. Darauf basierend sollen mögliche Hindernisse bei der großtechnischen Umsetzung aufgezeigt und Handlungsempfehlungen im Hinblick auf eine breite Anwendung der CC-Technik zwecks der anschließendern dauerhaftern Speicherung oder Nutzung des abgeschiedenen CO2 erarbeitet werden.
Mit diesem Vorhaben sollen die Anwendungspotenziale ressourcenschonender und energieeffizienter Technologien wie des Oxyfuel-Verfahrens und der Abgaskondensation bei Abfallverbrennungsanlagen und deren Beiträge zur Energie- und Rohstoffeinsparung sowie zur Minderung klassischer und klimarelevanter Emissionen ermittelt werden.
Das Berliner Unternehmen Ucaneo Biotech GmbH hat am heutigen Donnerstag in Marzahn seine erste größere Anlage zur direkten CO₂-Abscheidung aus der Atmosphäre eröffnet. Das 2022 gegründete Startup nutzt einen biomimetischen Ansatz, der der Funktionsweise der menschlichen Lunge nachempfunden ist: Ein spezielles elektrochemisches Verfahren ermöglicht die hocheffiziente Abscheidung von Kohlendioxid bei vergleichsweise geringem Energieaufwand. Die Anlage ist auf eine Jahreskapazität von rund 150 Tonnen CO₂ ausgelegt und soll als Blaupause für deutlich größere Folgeanlagen dienen. Langfristiges Ziel des Unternehmens ist es, die Abscheidungskosten auf unter 100 US-Dollar pro Tonne CO₂ zu senken – ein Schwellenwert, der die Technologie für den breiten Einsatz wirtschaftlich erschließen würde. Andreas Kraus, Staatssekretär für Klimaschutz und Umwelt: „Was Ucaneo hier in Marzahn in Betrieb genommen hat, ist mehr als eine Pilotanlage – es ist ein Beweis, dass Direct Air Capture industriell und wirtschaftlich funktionieren kann. Berlin ist damit Standort der derzeit leistungsfähigsten Anlage dieser Art in Deutschland. Das zeigt, was möglich ist, wenn Innovationskraft und politischer Rahmen zusammenkommen. Wir verfolgen einen dreifachen Ansatz um unserer Stadt zukunftsfähig zu machen: Anpassung an die Folgen des Klimawandels, konsequente Reduktion des CO₂-Ausstoßes beispielsweise durch die Wärmeplanung, und ergänzend die Förderung der CO₂-Abscheidung aus der Atmosphäre. Unternehmen wie Ucaneo können das möglich machen. Das ist ein wichtiger Baustein auf dem Weg zu einer klimaneutralen Stadt.”
The saturation status of calcium carbonate forms was calculated as part of the CDRmare RETAKE project effort to assess potentials and impacts for using alkalinity enhancement to enhance the capture of atmospheric carbon dioxide (CO2). Therefore, this data set is a compilation of carbonate system parameters measured during the monitoring cruises of the Leibniz Institute for Baltic Sea Research Warnemünde (IOW) in the Baltic Sea from 2003 to 2023. Ancillary data was retrieved using the IOW's ODIN2 data tool accordingly. The following permanent link allows one to search and extract the data using our settings: https://odin2.io-warnemuende.de/957-0489-676. We paired the carbonate and ancillary (nutrient and hydrogen sulfide, H2S, data) data by selecting the respective cruise, station, timestamp, and depth. Next, we calculated the calcite and aragonite saturation state and other carbonate system parameters using the measured parameters always when two carbonate-system parameters were available. For these calculations, we used CO2SYS v.3.1.2 script for MATLAB (Sharp et al., 2023; van Heuven et al., 2011; Lewis and Wallace, 1998) with the following dissociation constants settings: K1 and K2 of Waters, Millero, & Woosley (2014), KSO4 of Dickson (1990), KF of Perez & Fraga (1987), and TB of Uppström (1979). Propagated uncertainty was calculated using the errors script for MATLAB CO2SYS of Orr et al. (2018) and applying the respective errors: total alkalinity (AT) = 4 µmol/kg, total inorganic dissolved carbon (CT) = 2 µmol/kg, pH = 0.005 (Total), phosphate (PO4) = 3.8%, silicate (SiO4) = 4.6%, and ammonium (NH4) = 9.2%. All carbonate system parameters are presented under 25°C and 0 atm conditions.
Die Analyse aus dem Forschungsvorhaben „Treibhausgasneutralität in der EU und in Deutschland“ dient als Anhang zur „ Techno-ökonomische Analyse von CO 2 -Entnahmetechnologien und Bewertung der CO 2 -Speicherkapazitäten und -Projekte in Europa “. Es werden beispielhaft Anwendungsfälle und -pfade hinsichtlich der potentiell entstehenden Kosten aufgezeigt und verglichen. Es wird deutlich, dass große Unsicherheiten hinsichtlich einzelner Preisbestandteile und im Ergebnis bestehen. Die Technologieentwicklung ist zumeist noch nicht ausreichend vorhanden, so dass noch auf der Kostenbasis keine umfänglichen, richtungssicheren Empfehlungen erfolgen können. Veröffentlicht in Climate Change | 03/2026.
Im Fokus des Projektes 'Aufwertung CO2-reicher Gasströme biogenen Ursprungs zu Wertstoffen für die chemische Industrie durch Schwefelwasserstoffabtrennung' steht die Entwicklung eines ökonomisch effizienten und gleichzeitig ökologisch vorteilhaften Prozesses zur Abscheidung von geringen Schwefelwasserstoff-Gehalten aus kohlendioxid-haltigen Gasströmen. Solche Stoffgemische fallen in großen Mengen bei der Reinigung gasförmiger Produkte aus Anlagen zur Biomasse-Vergärung und Biomasse-Vergasung an. Die vollständige Abtrennung des Schwefelwasserstoffs ist essentiell für den späteren Einsatz der gasförmigen Produkte (Biogas, Synthesegas, Kohlenstoffdioxid) als wertvollem Energieträger und Rohstoff für die chemische Industrie. In den nachgelagerten Prozessen wirkt H2S sonst als Störstoff bzw. Katalysatorgift und verhindert als Beimengung die weitere Verwendung der Produkte. Die zentrale Fragestellung des Vorhabens ist daher die Entwicklung eines effizienten Prozesses für die Abscheidung kleiner H2S-Mengen aus CO2-reichen Gasströmen, um die Rückführung und Nutzung des gebundenen Kohlenstoffs zu ermöglichen. Dabei liegt der Fokus auf dem Einsatz besonders umweltfreundlicher Oxidationsmittel. Das Erreichen hoher Schwefelwasserstoffumsätze bei minimaler Kohlenstoffdioxid-Absorption durch gezielten Einsatz von pH, Temperatur, Druck und Katalysatoren steht dabei im Mittelpunkt. Zentrale Entwicklungsziele sind die Identifikation eines geeigneten Reaktionssystems und verfahrenstechnischen Apparats, die Simulation und Pilotierung des Verfahrens sowie die ökologische und ökonomische Bewertung.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 269 |
| Kommune | 3 |
| Land | 3 |
| Wirtschaft | 17 |
| Wissenschaft | 87 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Ereignis | 2 |
| Förderprogramm | 257 |
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| License | Count |
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| Geschlossen | 13 |
| Offen | 260 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 255 |
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| Resource type | Count |
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| Boden | 247 |
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| Weitere | 273 |