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Die erstaunliche CO2-Abscheidung: Was steckt wissenschaftlich hinter der direkten Luftabscheidung?
Da der Klimawandel zu einem immer ernsteren Problem wird, suchen Wissenschaftler und Ingenieure aktiv nach Möglichkeiten, die Kohlendioxid-Emissionen (CO2) zu reduzieren. Unter ihnen erlangt Direct Air Capture (DAC) zunehmend Aufmerksamkeit. Dabei handelt es sich um eine Technologie, bei der CO2 durch chemische oder physikalische Prozesse direkt aus der Umgebungsluft extrahiert wird. Angesichts der zunehmenden weltweiten Bemühungen zur Kohlendioxid-Reduzierung wird DAC als „Technologie für negative Emissionen“ (NET) betrachtet, die viele erstaunliche wissenschaftliche Prinzipien und technische Herausforderungen mit sich bringt.
Der Prozess der direkten Luftabscheidung entfernt nicht nur CO2, sondern speichert es auch sicher in Langzeitlagern
So funktioniert die direkte Luftabscheidung
Der Arbeitsablauf des DAC-Systems kann in drei Hauptphasen unterteilt werden: Kontaktphase, Erfassungsphase und Trennungsphase. In der Kontaktphase verwendet das DAC-System große Ventilatoren, um Umgebungsluft mit CO2 in das Gerät zu leiten. Anschließend wird in der Erfassungsphase das CO2 schnell und effizient mit einem flüssigen Lösungsmittel oder einem festen Adsorbent kombiniert. Schließlich wird in der Trennungsphase Das CO2 wird durch eine externe Energiequelle entfernt. CO2 wird vom Lösungsmittel getrennt, um reines CO2 zur Speicherung oder Nutzung zu erzeugen.
Beim Niedertemperatur-DAC-Prozess wird ein festes Adsorbens verwendet, während beim Hochtemperaturprozess ein flüssiges Lösungsmittel zum Einsatz kommt, das hinsichtlich Kinetik und Wärmeübertragung andere Eigenschaften aufweist.
Der aktuelle Status von DAC
Im Jahr 2023 befindet sich die DAC-Technologie noch in der Entwicklung, aber in den USA und Europa sind bereits mehrere kommerzielle Anlagen in Betrieb. Die Breite seiner Anwendungsmöglichkeiten macht DAC zu einem attraktiven Forschungsgebiet und künftige Innovationen könnten seinen Betrieb deutlich kostengünstiger machen. Allerdings liegen die Betriebskosten der DAC-Technologie derzeit bei über 1.000 US-Dollar pro Tonne, was einen Einsatz dieser Technologie im Emissionshandel verhindert.
Umweltauswirkungen und Herausforderungen
Die Befürworter des DAC sind der Ansicht, dass es sich um eines der wichtigsten Instrumente im Kampf gegen den Klimawandel handelt. Es gibt jedoch auch Kritiker, die sagen, dass ein übermäßiges Vertrauen in diese Technologie notwendige Maßnahmen zur Emissionsreduzierung verzögern könnte und dass der große Ressourcenbedarf für den Betrieb einer DAK ist zu groß. Dies kann die damit verbundenen Umweltvorteile zunichte machen.
Eine Analyse aus dem Jahr 2020 stellte fest, dass für die Umsetzung des DAC große Mengen an Materialien erforderlich wären, die wahrscheinlich nicht ausreichen würden, um die jährlich benötigten 3 Milliarden Tonnen CO2 zu binden.
DAC-Anwendungsfälle
DAC hat ein breites Spektrum praktischer Anwendungen, einschließlich verbesserter Öl- und Gasgewinnung, Synthese kohlenstoffneutraler Kraftstoffe und Kunststoffe sowie Getränkekarbonisierung. Bei diesen Anwendungen variieren die Anforderungen an die CO2-Konzentration, was sich auf die Kosteneffizienz von DAC auswirkt.
Zukunftsaussichten und Politikförderung
Um die Anwendung von DAC zu beschleunigen, sind politische Anreize ein sehr wichtiger Bestandteil. Das US-Energieministerium plant, 3,5 Milliarden Dollar in mehrere DAC-Zentren zu investieren. Es hofft, dass diese jährlich mindestens eine Million Tonnen CO2 aus der Atmosphäre filtern und die Kommerzialisierung der Technologie vorantreiben können.
Bei der Entwicklung der DAC-Technologie geht es nicht nur um technologische Innovationen, sondern auch darum, wie politische Entscheidungsträger ein gutes Umfeld schaffen können, um die Reife dieser Technologie zu fördern.
Fazit
Die Untersuchungen des DAC sind noch nicht abgeschlossen. Können wir durch die gemeinsamen Anstrengungen von Technologie und Politik wirksamere Wege finden, um der Klimakrise zu begegnen?
