Nach einem Jahr Laufzeit zieht das Forschungskonsortium zum Projekt „Air2Chem“ eine erste Bilanz. An dem Projekt ist unter anderem das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT beteiligt. Mithilfe des Projekts soll ein integriertes Verfahren entwickelt werden, das Direct Air Capture (DAC) mit einer elektrolytischen Umwandlung der carbonathaltigen Absorberlösung zu Plattformrohstoffen verbindet. Das Ziel besteht darin, Kohlendioxid langfristig standortunabhängig und wirtschaftlich für industrielle Prozesse der chemischen Industrie bereitzustellen.
„DAC (Direct Air Capture) bietet eine vielversprechende Lösung zur Deckung des benötigten nachhaltigen Kohlenstoffs in der chemischen Industrie“, so Projektleiter Dr. Kai junge Puring vom Fraunhofer UMSICHT.
„Wir konzentrieren uns auf einen wirtschaftlichen Prozess zur Umwandlung von CO2 aus der Luft in chemische Grundstoffe wie Ethylen oder Synthesegase, und unsere Fortschritte im vergangenen Jahr zeigen, dass wir auf dem richtigen Weg sind“, ergänzte Prof. Ulf-Peter Apfel, Fraunhofer UMSICHT.
Kombination aus DAC und Carbonat-Elektrolyse
Der im Projekt untersuchte Prozess besteht aus einem DAC auf Basis von Membran-Gas-Absorption und einer Carbonat-Elektrolyse zur Synthese von chemischen Grundstoffen aus CO2 und gleichzeitiger Nutzung oxidativer Synthesewege im Elektrolyseur.
Bei einem ersten Austausch mit dem Industriebeirat – bestehend aus Vertretenden der Chemieindustrie, Chemie- und Energieanlagenbau sowie Membrantechnik – standen mögliche Einsatzfelder sowie technische und regulatorische Rahmenbedingungen im Fokus.
Fortschritte im ersten Projektjahr
Auf dem Jahrestreffen stellte das Forschungskonsortium konkrete Ergebnisse vor. Unter anderem wurden erste Membranen für den DAC-Prozess getestet und ihre Mikrostruktur optimiert. Des Weiteren wurden erste Membranmodule im Labormaßstab getestet, um optimale Betriebsfenster zu ermitteln.
Für die Elektrolyse wurden geeignete Materialien für Kathode und Anode identifiziert und spezifiziert sowie Elektroden auf Basis von Metallgeweben ausgewählt. Darüber hinaus wurden katalytische Beschichtungen entwickelt.
Zudem wurde eine standardisierte Laborzelle für elektrochemische Versuche an die Projektpartner verteilt sowie ein erstes Skalierungskonzept für den Demonstrator und ein Design zur Kopplung der Teilprozesse entwickelt.
Ausblick auf nächste Projektphase
Für das kommende Jahr ist die weitere Prozessintegration vorgesehen. Dazu gehören Parameterstudien, die Finalisierung des Designs und die Vorbereitung des Demonstratoraufbaus. Ebenso geplant sind die Skalierung und Erprobung der Komponenten und Module.
