Teilprojekt E.S.C.H. GmbH:
Entwicklung einer Anlagentechnik zur Gewinnung von CO2 durch Abtrennung aus Biogas mittels keramischer Membranen.

Ziele des Vorhabens

Das Projekt GreenSoda umfasst die Entwicklung und Erprobung von funktionalen Komponenten und einer Prozesskette zur klimaneutralen Herstellung von Soda und Natron als Senke für erzeugtes CO2.

Das Ziel des Vorhabens besteht darin, ein Verfahren sowie die zugehörige Anlagentechnik auf der Basis von Kohlenstoff-Membranen mit keramischem Trägermaterial zu entwickeln, welche es erlaubt, Kohlendioxid mit einer durch die nachfolgende Verwendung definierten Reinheit aus Gasgemischen abzutrennen. Exemplarisch soll in diesem Vorhaben als Gasgemisch, welches als Kohlendioxidquelle dient, Biogas zum Einsatz kommen.
Durch eine möglichst vollständige Abtrennung des Kohlendioxids werden die Emissionen von Kohlendioxid, einem Hauptverursacher des Klimawandels, bei der stofflichen und energetischen Nutzung der Gasgemische reduziert und dadurch ein signifikanter Beitrag zum Erreichen des zentralen Ziels der Energiepolitik geleistet.

Das abgetrennte Kohlendioxid steht als Ausgangsstoff für die CO2-neutrale Sodaherstellung zur Verfügung. Daneben eröffnen sich auch für die weitere stoffliche oder energetische Verwertung des Biogases neue Perspektiven. Durch die Entwicklung eines alternativen industriellen Verfahrens kann sowohl die CO2-Bilanz der Kohlendioxid verbrauchenden industriellen Prozesse verbessert, als auch deren Energieeffizienz ge-steigert werden.
Insbesondere bei der energetischen Nutzung von Biogas kann die Entstehung von Kohlendioxid nicht vermieden werden. Deshalb bietet sich hier eine Technologie zur Wiederverwendung des Kohlenstoffdioxids in der chemischen Industrie an. Die stoffliche Abscheidung, welche den Hauptgegenstand dieses Teilprojektes darstellt, ist eine unabdingbare Voraussetzung für dessen Wiederverwendung.

Zur Realisierung der o. g. Aufgabenstellung soll eine Membrantrennanlage für die Kohlenstoff-Membranen mit keramischem Trägermaterial konzipiert, gebaut und betrieben werden. In den für die Projektlaufzeit geplanten Versuchen soll zum einen die grundsätzliche Machbarkeit einer CO2-Abtrennung aus Biogas in einer für die Sodaherstellung erforderlichen Reinheit nachgewiesen werden. Zum anderen soll ermittelt werden, welcher spezifische Gasdurchsatz mit dem Verfahren erzielt werden kann.

Um zu verhindern, dass der für die Abscheidung des Kohlendioxids erforderliche Energieaufwand sowie die ggf. damit verbundenen CO2-Emissionen den Nutzen der Wiederverwendung übersteigt, liegt neben dem Nachweis der Funktionalität des zu entwickelnden Abscheideverfahrens der zweite Schwerpunkt auf dessen energetischer Bewertung. Dazu besteht ein Hauptziel des Anlagenkonzeptes sowie der durchzuführenden Versuche in der Bestimmung des spezifischen Energieaufwandes.

Im Fall einer erfolgreichen Technologieentwicklung ist davon auszugehen, dass dies exportrelevant ist. Neben der sich daraus ergebenden internationalen Vorreiterrolle deutscher Unternehmen und Forschungseinrichtungen eröffnet sich dadurch auch ein deutlich größeres Marktsegment als im Inland und erhöht somit die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten. 

Stand der Wissenschaft und Technik; bisherige Arbeiten

Seit geraumer Zeit geht die Entwicklung hin zum Einsatz von Membranen auf unterschiedlicher Basis (organisch, anorganisch, mixed). Membranen gelten aufgrund ihrer Trennschärfe, guter Skalierbarkeit und hoher Effizienz als vielversprechend für dieses Einsatzgebiet.

Die E.S.C.H. GmbH ist seit etwa 5 Jahren bestrebt, ihre Aktivitäten im Anlagenbau auf Membrananlagen auszuweiten und somit ein neues Marktsegment für sich zu erschließen. In diesem Zeitraum wurden durch die E.S.C.H. GmbH, gemeinsam mit ihren Projektpartnern, ver-schiedene FuE-Vorhaben (PharMem, ReWaMem, OelEx) durchgeführt, in denen Versuchsanlagen zur Abtrennung von Schad- oder Wertstoffkomponenten aus Abwässern konzipiert, gebaut und im Labor- bzw. Technikumsmaßstab betrieben wurden. Bei der Durchführung dieser Vorhaben, von denen einige zum Zeitpunkt der Antragstellung noch nicht abgeschlossen sind, konnte die E.S.C.H. GmbH wichtige Erfahrungen bezüglich des Baus von Membrananlagen mit keramischen Membranen sammeln sowie die eigenen FuE-Kompetenzen signifikant erweitern.