CO₂-Abscheidung

Für die Abscheidung von CO₂ aus dem Rauchgas von Kohlekraftwerken oder aus dem Synthesegas von Vergasungsanlagen stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl. Die drei favorisierten Verfahrensrouten der CO₂-Abscheidung sind: Post-Combustion, Oxyfuel und Pre-Combustion.

Kurzerläuterung der CO₂-Abscheideverfahren:

• Post-Combustion: Im Kraftwerk wird der Brennstoff Kohle mit Luft verbrannt. Das entstehende Rauchgas enthält Wasserdampf, Stickstoff und CO₂ in einer Konzentration von ca. 15 Prozent. Die CO₂-Abscheidung erfolgt nach der Rauchgasreinigung z. B. durch chemische Absorptionsverfahren. Die Rauchgasreinigung beinhaltet die Entschwefelung, Entstickung und Entstaubung des Rauchgases. Das Post-Combustion-Verfahren wird auch als nachgeschaltete CO₂-Abscheidung bzw. als CO₂-Abscheidung nach dem Verbrennungsprozess bezeichnet.
• Oxyfuel: Im Kraftwerk wird der Brennstoff Kohle mit reinem Sauerstoff verbrannt. Das entstehende Rauchgas enthält Wasserdampf und CO₂ in hoher Konzentration. Die CO₂-Abscheidung erfolgt durch Auskondensierung des Wasserdampfs aus dem Rauchgas.
• Pre-Combustion: Durch Vergasung von Kohle wird Synthesegas erzeugt. Das Synthesegas enthält u. a. CO₂ und Kohlenmonoxid. Das Kohlenmonoxid (CO) wird in einer CO-Shift-Reaktion zu CO₂ und Wasserstoff (H₂) umgewandelt. Die Abscheidung des CO₂ aus dem reformierten Synthesegas erfolgt durch eine physikalische Wäsche des Gases. Die physikalische Wäsche kann z. B. eine Rectisol-Wäsche oder eine Selexol-Wäsche sein. Das Pre-Combustion-Verfahren wird auch als CO₂-Abscheidung vor dem Verbrennungsprozess bezeichnet.

Die CO₂-Abscheidung erfordert bei allen Verfahren einen hohen Energieaufwand. Elektrische Energie und thermische Energie werden z. B. für die CO₂-Kompression, für die Regenerierung des Lösungsmittels oder für die Sauerstofferzeugung benötigt. Der Energieaufwand für die CO₂-Abscheidung reduziert den Wirkungsgrad des Kraftwerksprozesses deutlich. Die Wirkungsgradeinbußen betragen bis zu 14 Prozentpunkte.

Für die Abtrennung von Kohlendioxid aus Gasgemischen bieten sich u. a. Absorptionsverfahren wie Aminwäsche, Ammoniakwäsche oder Carbonate Looping, Adsorptionsverfahren, kryogene Trennverfahren und Membranverfahren an.

Von den drei Verfahrensrouten wird in Deutschland derzeit das Post-Combustion- und das Oxyfuel-Verfahren in Versuchsanlagen erprobt. Bei allen Verfahrensrouten beinhaltet das abgeschiedene CO₂ typische Verunreinigungen.

Begriffssynonyme:

• Synonyme für CO₂-Abscheidung: CO₂-Abtrennung; CO₂-Rückhaltung; CO₂ Capture
• Synonyme für CO₂-Abscheideverfahren: CO₂-Abscheidetechnik; CO₂-Abscheidetechnologie