{"id":90114,"date":"2021-05-04T07:37:43","date_gmt":"2021-05-04T05:37:43","guid":{"rendered":"https:\/\/news.bio-based.eu\/?p=87711"},"modified":"2021-06-18T19:36:45","modified_gmt":"2021-06-18T17:36:45","slug":"cellulosefasern-gegen-den-klimawandel-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/cellulosefasern-gegen-den-klimawandel-2\/","title":{"rendered":"Cellulosefasern gegen den Klimawandel"},"content":{"rendered":"
\"PM_DITF_Cellulosefasern\"<\/a>
Cellulosefasern der DITF als Filtermaterial. Foto: DITF<\/figcaption><\/figure>\n

Der Schutz des globalen Klimas ist ein Vorhaben, das sowohl die Industrie wie auch die Gesellschaft vor eine gro\u00dfe Aufgabe stellt. Allein durch Begrenzung der globalen Emissionen, durch Einsparung von Kohlenstoffdioxid (CO2<\/sub>), werden die Klimaziele nicht zu erreichen sein. Denn auch weiterhin wird es unvermeidbare CO2<\/sub>-Emissionen geben, die dennoch kompensiert werden m\u00fcssen. Wege aus dieser misslichen Situation k\u00f6nnen Ma\u00dfnahmen wie Aufforstung, Kohlenstoffbindung im Boden oder gar das aktive Abtrennen von CO2<\/sub> aus der Luft sein.<\/strong><\/p>\n

Solche sogenannten \u201aDirect-Air-Capture-Technologien\u2018, werden bereits aus verschiedenen Ans\u00e4tzen heraus im Forschungsma\u00dfstab oder in Pilotanlagen erprobt. In einem dieser Verfahren setzt man spezielle Filter ein, mit denen sich CO2<\/sub> aus der Atmosph\u00e4re entfernen l\u00e4sst. Die DITF entwickeln im Rahmen eines Forschungsprojektes textile Materialien zur CO2<\/sub>-Abtrennung aus der Luft. CO2<\/sub> kann auf diesem Wege l\u00e4ngerfristig fixiert und damit dem Klimakreislauf dauerhaft entzogen werden. Oder es wird als Rohstoff f\u00fcr die Herstellung von CO2<\/sub>-neutralen Kohlenwasserstoffen genutzt.<\/p>\n

W\u00e4hrend im internationalen Wettbewerb bereits mehrere Firmen um die beste Technologie wetteifern, CO2<\/sub> in gro\u00dfen Mengen und gewinnbringend aus der Luft zu extrahieren, steht dem ganz gro\u00dfen Durchbruch noch die Wirtschaftlichkeit im Wege: Der geringe Anteil von CO2<\/sub> in der Atmosph\u00e4re (0,04%) erfordert es, enorme Mengen Luft durch die Filter zu pumpen, um einen nennenswerten Anteil von CO2<\/sub> herauszufiltern. Das Abscheiden des absorbierten Kohlendioxids aus den Filtern ben\u00f6tigt wiederum gr\u00f6\u00dfere Mengen an W\u00e4rmenergie. Der wirtschaftliche Betrieb ist unter den bisherigen Bedingungen nicht m\u00f6glich. Bei der Weiterentwicklung der CO2<\/sub>-Abtrennung aus der Luft wird man daher an mehreren Stellschrauben drehen m\u00fcssen, um die technologische Effizienz des Verfahrens zu steigern und gleichzeitig den Energieverbrauch zu minimieren.<\/p>\n

Autarker Luftfilter f\u00fcr die CO2<\/sub>-Abtrennung<\/h3>\n

Ein gemeinsames Forschungsprojekt des Zentrums f\u00fcr Sonnenenergie und Wasserstoff-Forschung Baden-W\u00fcrttemberg, der DITF Denkendorf, des Instituts f\u00fcr Energie- und Umweltforschung Heidelberg und der Mercedes-Benz AG Sindelfingen hat das Ziel, eine verbesserte, hocheffiziente CO2<\/sub>-Abtrennung aus der Luft mittels gewebefixierter Amine zu verwirklichen. Das Verfahren soll in einem Demonstrator umgesetzt werden, der autark zu betreiben ist: Der Ressourcenverbrauch soll rein auf erneuerbarem Strom und Abw\u00e4rme basieren, gedeckt aus Solarenergie oder W\u00e4rmepumpen. Durch die besondere Bauweise des Luftfilters wird, anders als bei bereits etablierten Verfahren, ein kontinuierlicher Betrieb der Anlage erm\u00f6glicht. Damit wird die Hochskalierbarkeit auf industrielle Ma\u00dfst\u00e4be verbessert.<\/p>\n

Innerhalb dieses auf vier Jahre angelegten Verbundforschungsprojektes bringen sich die DITF mir ihrer langj\u00e4hrigen Expertise in der Entwicklung von cellulosebasierten Fasermaterialien ein. Sie werden als Filtermedium in dem Demonstrator eingesetzt. Ausgehend von den Ergebnissen eines vorangegangenen Forschungsprojektes, in dem bereits ein Screening m\u00f6glicher Verfahren zur CO2<\/sub>-Bereitstellung aus der Luft und der daf\u00fcr eingesetzten sorbierenden Materialien durchgef\u00fchrt worden ist, fiel die Wahl f\u00fcr das aktuelle Forschungsprojekt auf cellulosisches, faserbasiertes Material.<\/p>\n

Optimierte Cellulosefasern aus Denkendorf<\/h3>\n

Unter der Leitung von Dr. Frank Hermanutz werden im Kompetenzzentrum Biopolymerwerkstoffe die Fasern f\u00fcr die Filter ausgesponnen und chemisch so modifiziert, dass sie Amine an ihre Oberfl\u00e4che koppeln. In den Technika der DITF entwickelt und optimiert man hierf\u00fcr neue Spinnverfahren. Die Amine sorgen f\u00fcr die tempor\u00e4re Bindung des CO2<\/sub> an das Filtermaterial. Der Vorteil, der f\u00fcr die Verwendung faserbasierter Cellulose spricht, liegt in der offenen, luftdurchl\u00e4ssigen Struktur faserbasierter Werkstoffe. Sie erm\u00f6glichen nicht nur einen hohen Luftdurchsatz, sondern verf\u00fcgen auch \u00fcber eine gro\u00dfe spezifische Oberfl\u00e4che, die f\u00fcr die Anbindung m\u00f6glichst gro\u00dfer CO2<\/sub>-Volumina von Vorteil ist. Ziel der chemischen Modifizierung der Cellulose wird es sein, sowohl die Faser an sich wie auch die Anbindung der Amine derart zu optimieren, dass die Adsorptionsf\u00e4higkeit f\u00fcr CO2<\/sub> bestm\u00f6glich ausgenutzt wird.<\/p>\n

Ein ganz neues verfahrenstechnisches Konzept wird im Aufbau des Filters verfolgt: Es wird nicht, wie sonst \u00fcblich, ein statischer Filter verwendet, der nach vollst\u00e4ndiger Beladung der Aminogruppen mit CO2<\/sub> ausgeheizt werden muss. Der Filtriervorgang wird vielmehr in einen kontinuierlich arbeitenden Prozess eingebunden, der einen dauerhaften und energiesparenden Betrieb zul\u00e4sst. Sofern das System an bestehende Luftstr\u00f6me wie Geb\u00e4udeklimatisierungen oder Abluft angeschlossen wird, entf\u00e4llt die Notwendigkeit, energieintensive Ventilatoren einzusetzen.<\/p>\n

Der Filter wird als spezieller Bandapparat konstruiert, in dem die Cellulosefasern in Form von Vliesen zu Endlosb\u00e4ndern verarbeitet sind. Diese B\u00e4nder laufen, gleich einem F\u00f6rderband, auf Rollenbahnen durch den Anluftstrom und binden dort das CO2<\/sub>. Anschlie\u00dfend werden in einem r\u00e4umlich abgetrennten Desorptionsbereich die B\u00e4nder in drei Temperaturzonen aufgeheizt. Dort trennt sich von den Aminogruppen Wasser und CO2<\/sub>.<\/p>\n

Der kontinuierliche Prozess, der durch die umlaufenden Vliesb\u00e4nder erm\u00f6glicht wird, gestattet eine kostensparende und wartungsarme Prozessf\u00fchrung. Neben der Gewinnung von CO2<\/sub> wird auch die separate Entnahme von Wasser einen synergetischen Effekt von hohem Wert darstellen: Da schon die Anlage f\u00fcr den energieautarken Betrieb entworfen wird, ist es prinzipiell m\u00f6glich, sie auch in infrastrukturschwachen und wasserarmen Gegenden zu betreiben. Die Wassergewinnung kann dann einen nicht unerheblichen Mehrwert darstellen. Die Ausf\u00fchrung als Bandapparat erleichtert es, das Verfahren in sehr gro\u00dfe Leistungsklassen hoch zu skalieren, da hierf\u00fcr vor allem eine einfach zu verwirklichende Vergr\u00f6\u00dferung der Bandl\u00e4nge erforderlich ist.<\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

Das Verbund-Forschungsprojekt \u201aCORA\u2018 wird gef\u00f6rdert vom Bundesministerium f\u00fcr Bildung und Forschung (BMBF) unter Aufsicht des Projekttr\u00e4gers J\u00fclich.<\/em><\/p>\n

Konsortialf\u00fchrer ist das Zentrum f\u00fcr Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW), Stuttgart.<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Dr. rer. nat. Frank Hermanutz
\nLeiter Kompetenzzentrum Biopolymerwerkstoffe
\nT +49 (0)711 93 40-140
\nE frank.hermanutz@ditf.de<\/a><\/p>\n

Dipl.-Geol. Ulrich Hageroth
\nWerkstoffmikroskopie,
\nMarketing und Kommunikation
\nT +49 (0)711 93 40-123
\nE ulrich.hageroth@ditf.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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