Mit CoolSwingCC® (er)findet OMV in der bewährten CO2-Abscheidung neue Wege: CoolSwingCC® ist eine effiziente, strombasierte Lösung zur CO2 Abscheidung für die Herstellung nachhaltiger Kraftstoffe und dem Erreichen ehrgeiziger Klimaziele.
Die Abscheidung von CO2 tritt hierbei in eine neue Phase der Entwicklung ein: Die Technologie ist hinreichend erprobt und wird seit Jahrzehnten weltweit erfolgreich eingesetzt. Die Frage ist nicht mehr, ob sie funktioniert, sondern wie sie effizienter gestaltet werden kann. Fest steht: Wir müssen ein neues Kapitel in der CO2 Abscheidung aufschlagen, mit geringerem Energieverbrauch, elektrifiziert und eingebettet in eine kreislauforientierte Wertschöpfungskette.
Mit dem Leitsatz “To transform, we innovate” stellen wir uns dieser Aufgabe.
Dazu haben wir die energieintensivsten Prozessschritte der Technologie untersucht und so umgestaltet, dass sie effizienter im Sinne der Kreislaufwirtschaft funktionieren.
Die industrielle CO2-Abscheidung basiert in der Regel auf flüssigen Lösungsmitteln. Das CO2-haltige Gas strömt dabei durch das Lösungsmittel und löst sich in der Flüssigkeit, ähnlich wie CO2 (Kohlensäure) in einem Erfrischungsgetränk. Das Gas wird praktisch von der Flüssigkeit absorbiert.
Anschließend können wir das CO2 in einer kontrollierten Umgebung wieder freisetzen und so das Lösungsmittel „dekarbonisieren“. Das so gewonnene, konzentrierte CO2 dient zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen und Chemikalien, während das Lösungsmittel wiederverwendet werden kann.
Der versteckte Engpass
„Im ersten Schritt verbindet sich das Gas mit dem Lösungsmittel und das CO2 wird absorbiert“, erklärt Stefan Grottendorfer, Head of New Energy Technology bei OMV. „Aber das CO2 kann nur bei hohen Temperaturen zurückgewonnen werden. Unser Ziel war es, den Energieeinsatz hierfür zu reduzieren.“
Um das CO2 aus dem Lösungsmittel zu trennen, muss die Flüssigkeit üblicherweise auf weit über 100 Grad Celsius erhitzt werden. Dieser Prozessschritt, auch ‚Desorption‘ genannt, erfordert einen enormen Energieeinsatz.
„Die Desorptionstechnologie ist ausgereift, aber aufgrund der ständigen Erhitzung und Kühlung sehr energieintensiv“, fügt Grottendorfer hinzu.
Jahrzehntelang galten der hohe Energieverbrauch und die damit verbundenen Kosten als unvermeidbar.
Nicht so für Grottendorfer: „Wenn wir die CO2-Abscheidung im industriellen Maßstab ausbauen wollen – insbesondere für kreislauforientierte Anwendungen wie die Herstellung synthetischer Kraftstoffe –, müssen wir daran etwas ändern.“
Innovation beginnt mit einer Frage
Für dieses Problem gab es keine Lösung von der Stange. Grottendorfer stellte deshalb ein kleines Team aus Technologen zusammen, die mit viel Neugier und Mut zur Veränderung ans Werk gingen.
„Es war eine sehr intensive Teamarbeit. Trotz – oder gerade wegen – unserer unterschiedlichen Hintergründe und Erfahrungen arbeiteten wir eng zusammen, gingen iterativ vor und konzentrierten uns auf Problemlösungen, anstatt starren Strukturen zu folgen.“
Ein elektrischer Ansatz
Grottendorfer und sein Team konzentrierten sich auf den Energieverbrauch bei der Desorption. Ihr Ziel war es, den Prozess zu elektrifizieren, um weniger Wärmeenergie einsetzen zu müssen und das CO2 bei deutlich geringeren Temperaturen abzutrennen.
„Wir waren ein kleines, agiles Team aus verschiedenen Ländern, Start-ups und Universitäten. Die Lernkurve war steil, aber am Ende haben wir etwas völlig Neues erschaffen, das es vorher so noch nicht gab.“
„Es ging uns nicht darum, das Rad der Kohlenstoffabscheidung neu zu erfinden. Vielmehr wollten wir etablierte Prozesse effizienter und nachhaltiger gestalten und sie besser in strombasierte Energiesysteme einbinden.”
Es war nie ihr Ziel, die bewährten, auf Lösungsmittel basierenden Systeme zu ersetzen. Für einen solchen Schritt müsste die gesamte Technologie neu entwickelt werden. Stattdessen hat das Team optimiert, was bereits funktioniert – und den Abscheidungsprozess so angepasst, dass die Leistung erheblich gesteigert werden konnte.
Das Ergebnis ist CoolSwingCC®: eine von OMV entwickelte, vollständig elektrifizierte Desorptionstechnologie, die bereits bei niedrigen Temperaturen von etwas 60°C effizient CO2 desorbiert. Indem der energieintensivste Schritt der Kohlenstoffabscheidung überarbeitet wurde, ermöglicht die Technologie Energieeinsparungen von mehr als 50 % im Vergleich zu herkömmlichen thermisch basierten Monoethanolamin (MEA) Systemen. Zudem reduziert sich der Kühlbedarf des Lösungsmittels nach der Desorption signifikant.
Das Carbon Capture Innovation Center
Grottendorfer und sein Team hatten eine energiesparende, elektrische Methode zur CO2-Abscheidung entwickelt. Nun musste sich diese in der Praxis bewähren.
Hier kam das Carbon Capture Innovation Center (CCIC) ins Spiel. Das CCIC ist eine kleine industrielle Pilotanlage, die bis zu 1.000 Tonnen CO2 pro Jahr abscheiden kann. Die modular aufgebaute Anlage ist in Containern installiert und lässt sich problemlos an verschiedene Einsatzorte transportieren.
Für Grottendorfer ist das ein entscheidender Punkt.
„Die Pilotanlage ist mobil einsetzbar. Man kann die Container auf einen Lkw laden und damit problemlos zu jedem Industriestandort oder Projektgelände fahren. Das ist die wahre Stärke des CCIC: Es lässt sich sehr schnell installieren und in Betrieb nehmen.“
Zudem ist das Design maximal flexibel. Interessierte Unternehmen können in Zukunft auch die elektrifizierte CoolSwingCC® CO2-Abscheidung in Echtzeit und im realen Industriebetrieb testen – nach dem Motto: Raus aus dem Labor und rein in die Praxis! Eine große Zahl von Anwendern kann es ausprobieren, ohne sich vorzeitig auf eine komplette Installation festzulegen.
„Das CCIC ist ein Werkzeug“, sagt Grottendorfer. Wir können dadurch die Risiken neuer Technologien wie CoolSwingCC® minimieren, in verschiedenen realen Umgebungen Tests durchführen und die Methode weiterentwickeln, bevor sie großindustriell zum Einsatz kommt.“
Das macht es einzigartig. Die meisten CO2-Abscheidungssysteme funktionieren entweder unter Laborbedingungen oder es sind große, vor Ort installierte Anlagen. Das macht die Technologie oftmals unflexibel und wenig anpassungsfähig. Das CCIC füllt hier eine wichtige Lücke.
Was bedeutet die Technologie für die Zukunft?
Eine verbesserte Effizienz bei der Kohlenstoffabscheidung mit CoolSwingCC® hat weitreichende Auswirkungen.
Die Technologie lässt sich unmittelbar auf zukünftige Carbon Capture, Utilization, and Storage (CCUS)-Projekte anwenden und die Effizienz der gesamten Wertschöpfungkette steigern.
Die elektrifizierte Desorption senkt dabei Emissionen, operative Kosten und macht eine kreislauforientierte Kraftstoffwirtschaft wesentlich rentabler.
Modular in großem Maßstab
Ein möglicher nächster Schritt ist die smarte Skalierung der CoolSwingCC® Technologie. In einem ersten Schritt der Skalierung werden modulare Einheiten der Desorptionstechnologie geplant, da diese sehr flexibel einsetzbar sind. Der modulare Technologie-Ansatz bringt Vorteile, da die Einheiten schnell und problemlos zum Einsatz kommen, die Installationszeit und -kosten reduziert und das Investitionsrisiko senkt. In einem weiteren Schritt ist es geplant CoolSwingCC® auch für größere industrielle Applikationen zu skalieren.
Die CO2-Abscheidung zukunftsfest machen
Grottendorfer und sein Team haben eine erprobte Technologie für kommende Generationen zukunftsfest gemacht.
CoolSwingCC® Technologie eröffnet dabei neue Horizonte für die CO2 Abscheidung: Sie reduziert nicht nur Emissionen, sondern ermöglicht eine nachhaltige und ökonomische Kreislaufwirtschaft.
Grottendorfer ist überzeugt: „Genau darin liegt die Stärke des Carbon Capture Innovation Centers und der CoolSwingCC® Technologie. Durch Innovationen wie diese, erschließen wir neue Wertschöpfungsmöglichkeiten für unser Unternehmen.“