Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSMembranen für die klimaneutrale Müllverbrennung
Im Projekt »KlimProMem« werden klimaneutrale Verfahren in der Grundstoffindustrie weiterentwickelt – konkret soll CO2 mittels Membrantechnik aus Rauchgasen von Müllverbrennungsanlagen abgeschieden und die Soda-Herstellung als CO2-Senke genutzt werden. Hierfür werden Membranen, Anlagen- und Verfahrenskonzepte erprobt, um eine klimaneutrale und energieeffiziente Herstellung von wichtigen Grundstoffen zu ermöglichen. Für die Gastrennung werden am Fraunhofer IKTS Kohlenstoffmembranen entwickelt und für den Einsatz in großen Anlagen skaliert. In Feldversuchen sollen die Entwicklungen der Projektpartner in zwei Müllverbrennungsanlagen integriert und getestet werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Vorhaben im Rahmen des Förderziels »Vermeidung von klimarelevanten Prozessemissionen in der Industrie (KlimPro-Industrie)« mit rund 1,5 Mio. Euro über drei Jahre.
Weltweit werden jährlich 280 Mio. Tonnen Abfall verbrannt. Aufgrund der geringeren Raumforderung und gesetzlichen Vorschriften wird in vielen Ländern die thermische Verwertung in Abfallverbrennungsanlagen angewendet. Das entstehende Rauchgas enthält Kohlendioxid und ist somit klimarelevant. Ziel des Verbundprojekts »KlimProMem« ist insofern nicht nur, das CO2 vom Rauchgas abzutrennen, sondern dieses auch für die Produktion von Grundchemikalien im Sinne eines kreislaufwirtschaftlichen Ansatzes zu verwenden. Dieser Prozess soll möglichst energieeffizient gestaltet werden, weshalb der Einsatz von Erdwärme erstmalig mit dem energieeffizienten thermischen Verfahren der Membrandestillation kombiniert wird.
Für die CO2-Abtrennung werden am Fraunhofer IKTS entwickelte Kohlenstoffmembranen in ein Anlagenkonzept integriert. Denn im Vergleich zu Polymermembranen bieten Kohlenstoffmembranen eine günstigere chemische und mechanische Stabilität. Im Sinne geschlossener Wertschöpfungsketten soll beispielhalft die Weiterverarbeitung des abgetrennten CO2 zu Soda, Natron und zu anderen Produkten mittels elektrochemischer Membranverfahren erprobt werden. Soda und Natron sind Basischemikalien, die in vielen Bereichen der Wirtschaft und des Alltagslebens Anwendung finden (z. B. Glasherstellung, Reinigungsmittel, Wasserbehandlung). Als finaler Schritt werden Versuchsanlagen in zwei Abfallverwertungsanlagen mit unterschiedlicher Abgaszusammensetzung installiert und getestet.
Zum Erreichen der Projektziele tragen die Partner im Konsortium mit ihren langjährigen Erfahrungen in unterschiedlichen Kompetenzbereichen bei. Das Fraunhofer IKTS koordiniert »KlimProMem« und bringt als Forschungseinrichtung Expertise im Bereich der Entwicklung von anorganischen Membranen sowie der Nutzung von Membranverfahren in der stofflichen Verwertung ein. E.S.C.H. Engineering Service Center und Handel GmbH entwickelt Anlagen für die Gasaufbereitung. Die Vulcan Energie Ressourcen GmbH steuert Know-how im Bereich der Geothermie bei. Als assoziierter Partner hat die CIECH Group Erfahrung in der Verwertung von industriellem CO2. Feldversuche werden mit den Partnern IQONY GmbH und PreZero Energy in den Thermischen Abfallbehandlungsanlagen in Lauta (Sachsen) und Zorbau (Sachsen-Anhalt) durchgeführt.