Mit Computersimulationen und Spektroskopie suchen Forscher die optimalen Substanzen für eine CO2-Abgaswäsche

Calgary (Kanada) - Sollen Kohlekraftwerke in Zukunft Strom möglichst klimaneutral erzeugen, muss aus den Abgasen das Treibhausgas Kohlendioxid abgeschieden und gespeichert werden. Erste Pilotkraftwerke für diese CCS-Technologie (Carbon-Capture and Storage) laufen bereits. Aber die Abgaswäsche mit Alkylaminen, einer Stickstickstoff-Verbindung, benötigt allein etwa ein Viertel des produzierten Stroms. Nun fanden kanadische Wissenschaftler mögliche Strategien, um diese Effizienz zu steigern. In der Zeitschrift "Science" berichten sie über das Potenzial für maßgeschneiderte, poröse Werkstoffe, die Kohlendioxid einfangen und für eine unterirdische Speicherung leichter wieder abgeben können.

Das Team um Ramanathan Vaidhyanathan von der University of Calgary kombinierte poröse Festkörper wie zum Beispiel Zeolithe mit funktionellen Amin-Gruppen. Mit Röntgenstrahlung machten die Forscher die Kristallstrukturen sichtbar und konnten erkennen, welche Materialien ideal einzelne Kohlendioxid-Moleküle einfangen und an sich binden können. Zusammen mit Kollegen der University of Ottawa simulierten sie diese Prozesse im Computer. Damit konnten die Chemiker belegen, wie sich die funktionellen Fänger-Gruppen wie Finger um ein CO2-Molekül legen und mit möglichst geringem Energieaufwand wieder gezielt lösen können.

"Diese Analyse zeigt, dass die Kombination aus passender Porengröße und funktionellen Amingruppen verantwortlich ist für die Bindung von CO2-Molekülen bei geringem Druck und mit hoher Effizienz", erläutern die Forscher. Auf der Basis dieser Laborergebnisse könnten nun neue Filter-Materialien, maßgeschneidert für die Kohlendioxid-Wäsche aus Kraftwerksabgasen, entwickelt werden. Gelingen diese Prozesse auch im großen Maßstab, könnte der Energieaufwand für klimaneutrale Kohlenkraftwerke deutlich sinken.

Solche Untersuchungen sind wichtige Schritte, um die CCS-Technologie zu einem wirtschaftlichen Erfolg zu führen. Parallel gilt es, Aufnahmekapazitäten und Sicherheit der möglichen unterirdischen CO2-Lagerstätten zu ermitteln. Solche Experimente werden beispielsweise im CO2-Testlager in Ketzin in Brandenburg durchgeführt. Trotz hoher Erwartungen an eine klimafreundliche CCS-Technologie lässt sich heute noch nicht sagen, ob man Kohlendioxid aus Abgasen in Zukunft tatsächlich günstig und sicher filtern und lagern könnte.