Het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) bouwt een wereldwijd unieke experimentele installatie die CO2 (kooldioxide) uit de omgevingslucht omzet in zuivere en industrieel bruikbare kooldioxide: carbon black.

De opwarming van de aarde zou tegen het einde van de eeuw beperkt moeten zijn tot minder dan twee graden. Wereldwijde regeringen hebben zich hiertoe verbonden in het Klimaatakkoord van Parijs 2015. Om dit doel te bereiken moet niet alleen de uitstoot van broeikasgassen worden verminderd, maar moet ook de reeds uitgestoten CO2 uit de atmosfeer worden verwijderd. Er moeten nog technische oplossingen worden gevonden.

In de KIT-testfaciliteit is het doel om het schadelijke broeikasgas CO2 uit de omgevingslucht te verwijderen en er carbon black, een grondstof voor hightech toepassingen, van te maken. De poederachtige, hoogzuivere carbon black kan worden gebruikt in de elektronica-, druk- en bouwindustrie. Onderzoekspartners zijn Ineratec GmbH, een spin-off van het KIT, en Climeworks, een spin-off van TH Zürich.

Post-fossiele grondstof

De aanpak verschilt van eerdere concepten voor de reductie van atmosferische CO2. Zo voorzien de methoden voor koolstofafvang en -opslag (CCS) alleen in de opslag van CO2 in diepe steenlagen. Vergeleken met de vluchtige CO2 is het omgaan met vaste koolstof minder complex, legt projectcoördinator Benjamin Dietrich van het Institute of Thermal Process Engineering (TVT) van het KIT uit. Bovendien is het nuttig als grondstof. Tot nu toe werd carbon black voornamelijk geproduceerd uit fossiele olie. Daarom spreekt Dietrich van een post-fossiele grondstoffenvoorziening.

De experimentele installatie van het KIT zal verschillende processtappen combineren. Deze zijn al op laboratoriumschaal ontwikkeld en onderzocht. Nu worden ze voor het eerst in een geïntegreerde installatie gerealiseerd. Het succes van het experiment zal grotendeels afhangen van de integratie van de procesmodules en de procesbesturing.

Van CO2 naar carbon black

Eerst wordt CO2 uit de omgevingslucht gefilterd. Dit gebeurt met behulp van het Direct-Air-Capture (DAC) proces en met behulp van een adsorber. De volgende stap vindt plaats in een microgestructureerde reactor. Hier wordt de CO2 gecombineerd met hernieuwbare waterstof en omgezet in methaan en water. Het geproduceerde methaan wordt in een met vloeibare tin gevulde bubbelreactor gevoerd en dient in het daaropvolgende proces als koolstofdrager. Hier veroorzaken de opstijgende methaanbellen een pyrolyse-reactie en ontleedt het methaan in zijn componenten:

  • waterstof, dat direct wordt teruggevoerd in het methaniseringsproces;
  • vaste koolstof in de vorm van microkorrelig poeder, de carbon black.

De installatie wordt op het KIT-terrein worden gebouwd. Er zijn verschillende uitbreidingsfasen gepland om de capaciteit per container te verhogen en om de parallelle werking van de verschillende installaties te observeren.

Lees hier andere IO-artikelen over CO2