CO2 aus der Luft abscheiden und mineralisieren

Ein auffällig gestalteter 40-Fuß-Container steht am Schwentineufer, direkt an der GEOMAR- Kaikante, in Nachbarschaft zu den Liegeplätzen der Forschungsschiffe Alkor und Littorina. In seinem Innern wird unter praxisnahen Bedingungen der CarbonOcean-Demonstrator betrieben: Er untersucht, wie sich Kohlendioxid (CO₂) direkt aus der Umgebungsluft mithilfe einer wässrigen Calciumhydroxid-Suspension abscheiden und in mineralischer Form hochkonzentriert binden lässt. Der Demonstrator dient dazu, Betriebsstabilität, Stoffbilanzen und Produktqualität zu untersuchen und belastbare Daten für die weitere Entwicklung und Skalierung zu gewinnen.

Funktionsweise: Abscheidung und Mineralisierung

In der Versuchsanlage wird Umgebungsluft mit einer wässrigen Calciumhydroxid-Suspension in Kontakt gebracht. Das CO₂ aus der Luft reagiert mit dem Calciumhydroxid und wird als festes Calciumcarbonat mineralisiert. Die entstehende Suspension wird anschließend filtriert, so dass der Feststoff von der Flüssigkeit getrennt wird. Damit erprobt CarbonOcean einen zentralen Verfahrensschritt zur CO₂-Abscheidung aus verdünnten Gasströmen wie der Umgebungsluft. 

In einer weiteren Entwicklungsstufe soll das Calciumcarbonat, das in der Natur als Hauptbestandteil von Kalkstein vorkommt, durch Erhitzen wieder gespalten werden. Dabei wird das CO₂ in konzentrierter Form zurückgewonnen und das calciumhaltige Ausgangsmaterial erneut in den Prozess zurückgeführt werden. Das konzentrierte CO₂ könnte anschließend dauerhaft gespeichert oder als Rohstoff genutzt werden. 

Aktuell wird die Anlage mit Leitungswasser in einem geschlossenen Kreislauf betrieben. Perspektivisch soll auch geprüft werden, unter welchen verfahrenstechnischen und ökologischen Randbedingungen auch Meerwasser oder andere salzhaltige wässrige Lösungen in das Prozesskonzept einbezogen werden können.

Von der Entwicklung zur möglichen industriellen Anwendung

Die Anlage wurde federführend durch die CarbonOcean AG und ihre Kieler Tochtergesellschaft CarbonOcean Engineering GmbH, mit Unterstützung der ebenfalls auf dem Seefischmarkt ansässigen Firma Tapprogge, entwickelt und gebaut. Die Demonstrationsanlage soll zentrale Prozess-Schritte unter praxisnahen Bedingungen erproben und die Datengrundlage für weitere technische Optimierungen und eine mögliche Skalierung schaffen. CarbonOcean verfolgt das Ziel, den Gesamtprozess einschließlich der thermischen Regeneration weiterzuentwickeln und industrielle Wertschöpfungsketten für das zurückgewonnene CO₂ aufzubauen.

„Mit der Anlage in Kiel können wir im praktischen Betrieb zeigen, was funktioniert und wo wir weiter verbessern müssen. Diese Erfahrungen bilden die Grundlage für größere Anlagen. Unser Ziel ist ein Verfahren, das zuverlässig arbeitet und sich wirtschaftlich betreiben lässt", sagt Benedikt Brambs, Chief Operating Officer (COO) von CarbonOcean.

GEOMAR als wissenschaftlicher Partner

Das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel begleitet das Projekt wissenschaftlich. Im Mittelpunkt stehen die quantitative Erfassung der CO₂- und Stoffströme, die Bewertung der Prozessleistung sowie die Untersuchung der Voraussetzungen für eine belastbare Skalierung.

„Aus unsichtbarem CO₂ in der Luft wird bei uns ein Feststoff, den wir abtrennen, wiegen und untersuchen können. Das schafft eine konkrete Grundlage, um die Abscheidung nachzuweisen und das Verfahren weiterzuentwickeln. Über den Klimanutzen entscheidet am Ende die Bilanz des gesamten Prozesses, einschließlich Energiebedarf und dauerhafter Speicherung", ergänzt Prof. Dr. Anton Eisenhauer, Chief Technical Officer (CTO) und Projektverantwortlicher, CarbonOcean Engineering GmbH.