Aus der Forschung
In Reinräumen stellen Forscher keramische Membranen her, die Dank ihrer Eigenschaften im Nanometer-Bereich in der Lage sind, Gasgemische zu trennen. In Kraftwerksprozessen eingesetzt, können Keramiken helfen, den Ausstoß von Kohlendioxid zu senken. Foto: Forschungszentrum Jülich
Kohlestrom sauberer erzeugen
Fossile Kraftwerke werden wahrscheinlich auch noch in den nächsten Dekaden die Grundlast der Energieversorgung sichern. Um aber dennoch die Treibhausgasemissionen zu verringern, arbeiten Helmholtz-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler aus vier Helmholtz-Zentren gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Wirtschaft in der Helmholtz-Allianz Mem-Brain an neuartigen Membran-Technologien, die das CO2 aus dem Abgas filtern.
Bei einer Verbrennung von Kohle oder Gas in Kraftwerken entstehen u.a. Stickoxide und große Mengen Kohlendioxid (CO2). Eine Möglichkeit, um Kohlekraftwerke klimafreundlicher zu machen, wäre die Abtrennung des CO2, das im Anschluss daran verflüssigt und unterirdisch gespeichert werden könnte. Bislang werden dafür chemische Verfahren wie die so genannte Gaswäsche, genutzt: „Diese Methoden erzeugen jedoch hohe Wirkungsgradverluste des Kraftwerkes, denn die Abtrennung des CO2 kostet Energie. Bei der Mem-Brain-Allianz geht es darum, diesen Energieaufwand zu minimieren“, erklärt Prof. Dr. Detlev Stöver, Sprecher der Allianz Mem-Brain und Direktor am Institut für Energieforschung am Forschungszentrum Jülich.
Kern der Helmholtz-Allianz „Mem-Brain“ sind die vier Helmholtz-Zentren in Jülich, Geesthacht (GKSS), Hamburg (DESY, Hasylab) und Berlin (HZB), die Partner aus den Universitäten und der Wirtschaft mit ins Boot geholt haben. Sie arbeiten an der Entwicklung von neuartigen Membranen, um das CO2 aus dem Abgas auszusieben, zum Beispiel an Polymermembranen, aber auch an keramischen Werkstoffen, die sich durch hochfeine Porosität auszeichnen und nur, wie ein Sieb, Moleküle mit bestimmten Durchmessern durchlassen.
Ein weiteres interessantes Verfahren setzt bereits vor dem Verbrennungsprozess an: Vor der Verbrennung wird die Luft mit Hilfe von bestimmtem Membran-Werkstoffen in Stickstoff und Sauerstoff aufgetrennt, so dass der Verbrennungsprozess mit reinem Sauerstoff stattfindet (Oxy-Fuel-Verfahren). Anstatt aus einem Gemisch von Stickoxiden und CO2 bestünde das Abgas dann aus fast reinem CO2: „Dafür könnten wir Membranen einsetzen, die selektiv Sauerstoff aus Luft herausfiltern."
Die Membrantechnologie wird eine wichtige, vielleicht sogar entscheidende Rolle bei der Frage spielen, ob es gelingt, die Kohlereserven der Erde klimafreundlicher zu nutzen. Denn dass sie genutzt werden, steht für Stöver außer Frage: „Wir werden noch eine ganze Weile fossile Kraftwerke und Kernkraftwerke betreiben müssen, um unsere Energieversorgung zu vernünftigen Preisen und zu vernünftigen anderen Randbedingungen sicher zu stellen.“
Mit Prof. Dr. Detlev Stöver sprach Erich Wittenberg für den aktuellen Helmholtz-Podcast, einen Auszug des Beitrags drucken wir hier ab.
