Smarte Messtechnik für CO₂-Rückgewinnung
Die Dekarbonisierung der Prozessindustrie gehört zu den weltweit dringlichsten und komplexesten Herausforderungen. Um einen sinnvollen Fortschritt zu erzielen, bedarf es nicht nur ehrgeiziger Ziele, sondern auch der Fähigkeit, jeden Schritt mit absoluter Präzision zu messen. In jedem erfolgreichen Projekt zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS, Carbon Capture, Utilisation and Storage) sind genaue Messungen der Schlüssel zur Umsetzung der Klimaziele in die betriebliche Realität. Denn nur was gemessen wird, kann effektiv gesteuert und verbessert werden.
Aufbauend auf jahrzehntelanger Erfahrung und enger Zusammenarbeit mit der CCUS-Gemeinschaft haben wir robuste Instrumentierungslösungen entwickelt, die auf die gesamte Kohlenstoffwertschöpfungskette zugeschnitten sind, von der Abscheidung über die Kompression und den Transport bis hin zur Speicherung. Viele der CO₂-intensivsten Branchen schätzen die fortschrittlichen Instrumentierungslösungen von WIKA. Dazu gehören die Bereiche Energieerzeugung, Zement, Stahl, Aluminium, Zellstoff und Papier, Chemie, Transport und Landwirtschaft, die zusammen für einen erheblichen Anteil an den globalen Treibhausgasemissionen verantwortlich sind.
Von den rauesten Umgebungen in Stahlwerken bis hin zu den anspruchsvollen Abläufen in Chemieanlagen – die Messgeräte von WIKA zeichnen sich durch ihre Genauigkeit, Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit aus. Unsere Lösungen ermöglichen es den Betreibern, jeden Schritt in CCUS-Systemen zu überwachen und zu optimieren, Emissionen zu reduzieren und ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Die wichtigsten Technologien für CCUS
CCUS setzt auf eine Reihe fortschrittlicher Technologien, um Kohlenstoffdioxid aus industriellen Quellen abzuscheiden, zu verarbeiten und zu speichern. Zu den wichtigsten Technologiebereichen gehören:
Chemische Absorption (Aminwäsche)
Die am weitesten verbreitete Methode der chemischen Absorption, verwendet aminbasierte Lösungsmittel (wie z. B. MEA, MDEA und proprietäre Mischungen), um CO₂ gezielt aus Rauchgasen abzuscheiden. Der Prozess umfasst eine Absorbersäule, an der CO₂ an das Lösungsmittel gebunden wird, und eine Desorbersäule (Stripper), bei der CO₂ zur Kompression und Speicherung freigegeben wird. Diese Technologie ist bewährt und skalierbar und wird in den Bereichen Energieerzeugung, Zement, Stahl und Chemie eingesetzt.
Physikalische Absorption
Physikalische Lösungsmittel wie Selexol und Rectisol werden verwendet, um CO₂ bei hohen Drücken abzuscheiden, insbesondere in Vorverbrennungs- und bei Synthesegasanwendungen. Diese Lösungsmittel nehmen CO₂ ohne chemische Reaktion auf, was die Regeneration in bestimmten Prozessen energieeffizient macht.
Adsorption
Bei der Adsorptionstechnologie werden Feststoffe verwendet (beispielsweise Zeolithe, Aktivkohle oder aminfunktionalisierte Polymere), um CO₂ aus Gasströmen abzuscheiden. Druckwechseladsorption (PSA, Pressure Swing Adsorption) und Temperaturwechseladsorption (TSA, Temperature Swing Adsorption) sind hierbei gängige Regenerationsverfahren. Diese Systeme sind kompakt und für modulare oder dezentrale Anwendungen geeignet.
Membrantrennung
Membrantechnologien nutzen selektive Trennbarrieren, um CO₂ von anderen Gasen zu trennen. Polymer- und Hybridmembranen werden zunehmend aufgrund ihre Einfachheit, Modularität und ihres geringen Energieverbrauchs eingesetzt, insbesondere in Klein- oder Retrofit-Projekten.
Kryogene Trennung
Mittels kryogener Verfahren werden Gasströme auf sehr niedrige Temperaturen abgekühlt, wodurch das CO₂ zur Trennung verflüssigt oder verfestigt wird. Dieses Verfahren eignet sich für hochreine CO₂-Ströme und wird häufig in Kombination mit anderen Technologien eingesetzt.
Direct Air Capture (DAC)
Systeme zur direkten Luftabscheidung (DAC) extrahieren CO₂ mithilfe chemischer oder physikalischer Sorptionsmittel direkt aus der Umgebungsluft. DAC befindet sich zwar noch in der Entwicklung, ist jedoch für negative Emissionen und schwer zu reduzierende Sektoren von entscheidender Bedeutung.
Biologische Fixierung
In einige CCUS-Projekten finden biologische Verfahren Anwendung, beispielsweise der Anbau von Algen oder enzymkatalysierte Reaktionen, um CO₂ abzuscheiden und zu nutzen.
Die Kompression von Kohlenstoffdioxid ist ein entscheidender Schritt in CCUS-Prozessen, der es ermöglicht, das abgeschiedene CO₂ für den Transport oder die Speicherung vorzubereiten. Spezialkompressoren – üblicherweise Zentrifugalkompressoren für Anwendungen mit hohem Durchfluss und niedrigem Druck sowie Kolbenkompressoren für Hochdruckanforderungen – werden eingesetzt, um die notwendigen Druckpegel von oft bis zu 100 bar oder mehr zu erreichen. Eine genaue und zuverlässige Messung von Druck und Temperatur am Ein- und Auslass des Kompressors ist hierbei für einen sicheren und effizienten Betrieb unerlässlich.
Nach der Kompression kann CO₂ je nach Menge und Zielort mittels Rohrleitungen, Schiffen oder Nutzfahrzeugen transportiert werden. Rohrleitungen sind die wirtschaftlichste und effizienteste Lösung für den Transport großer Mengen, wobei das CO₂ typischerweise in gasförmigem, flüssigem oder überkritischem Zustand befördert wird. Das Erreichen überkritischer Bedingungen – über 31 °C und 74 bar – ist für den Transport in Rohrleitungen optimal, da dadurch Effizienz und Sicherheit maximiert werden. Die meist in flüssiger Form erfolgende Kohlenstoffspeicherung erfordert eine präzise Regelung von Druck, Temperatur und Durchfluss, um Phasenübergänge zu steuern und die Integrität sicherzustellen.
