SAFE-CO₂ – Schaltbare Adsorber in einem strukturierten Bett für die energieeffiziente CO₂-Abscheidung

Herausforderung

Das Projekt SAFE-CO₂ zielt auf die Entwicklung einer energieeffizienten Technologie zur direkten Abscheidung von Kohlendioxid (CO₂) aus der Luft (Direct Air Capture, DAC) ab, um einen Beitrag zu negativen Emissionen und damit zum Klimaschutz zu leisten. Während klassische Verfahren höhere Temperaturen und größere Energiemengen für die Regeneration erfordern, verfolgt SAFE-CO₂ einen innovativen Ansatz auf Basis thermoresponsiver Adsorbermaterialien.

Ziele und Vorhaben

Im Mittelpunkt stehen spezielle Materialien, die CO₂ an ihrer Oberfläche binden können. Diese Adsorber bestehen aus Polymeren, die sich bei Erwärmung verändern. Bei relativ niedrigen Temperaturen (Ziel: 70 °C), geben sie das zuvor aufgenommene CO₂ wieder frei. Dadurch lassen sich Aufnahme und Freisetzung gezielt steuern. Die Materialien sollen große Mengen CO₂ adsorbieren, schnell desorbieren und auch nach vielen Einsatzzyklen zuverlässig funktionieren.

Damit große Mengen Luft mit geringem Widerstand durch das System strömen kann, werden die Adsorber in offenporig poröse, schwammartige Strukturen eingebettet. Diese Strukturen sind aus der Membrantechnik bekannt und ermöglichen einen geringen Druckverlust. Gleichzeitig wird die Wärmezufuhr so gestaltet, dass möglichst nur die Adsorber erwärmt werden. Ein Teil der eingesetzten Wärme soll wiederverwendet werden, um den Energiebedarf weiter zu senken.

An dem Projekt arbeiten drei Partner mit unterschiedlichen Schwerpunkten zusammen. Das Institut für Polymerchemie der Universität des Saarlandes entwickelt die neuen Adsorbermaterialien. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB gestaltet die Module und Strukturen, und das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung testet die Leistung und entwickelt passende Prozesse. Zusätzlich wird bewertet, wie umweltfreundlich und wirtschaftlich das Verfahren im Vergleich zu bestehenden Lösungen ist.

Auswirkung

Insgesamt soll SAFE-CO₂ zeigen, dass die direkte CO₂-Entnahme aus der Luft technisch machbar, energiearm und langfristig nutzbar ist. Das Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zu zukünftigen Klimaschutztechnologien. Langfristig kann die Technologie helfen, unvermeidbare Emissionen auszugleichen und CO₂ als Rohstoff für Industrie, Baustoffe oder chemische Produkte bereitzustellen und nachhaltige Wertschöpfungsketten zu ermöglichen, die klimaneutrale Prozesse fördern und den Übergang zu einer umweltverträglicheren Wirtschaft unterstützen.