Bessere CO2-Filter für sauberen und günstigen Kohlestrom

Berkeley (USA) - Die Energiewende stockt. So wird Strom aus Kohle und Gas auch in den kommenden Jahrzehnten einen großen Anteil am deutschen Strom-Mix haben. Möglichst günstige Filtermethoden, um Kohlendioxid aus den Abgasen abzutrennen und danach im Untergrund zu speichern, suchten nun amerikanische Forscher mit der Hilfe von Computersimulationen. Wie sie in der Fachzeitschrift „Nature Materials“ berichteten, fanden sie neue Materialtypen, mit denen sich der Energieverlust von derzeit etwa 30 Prozent bei den verfügbaren CCS-Verfahren (Carbon Dioxide Capture and Storage) um bis zu 40 Prozent verringern ließe.

„Wir haben nun ein einfaches System, um Materialien für eine Kohlendioxid-Abscheidung beurteilen zu können“, sagt Berend Smit von der University of California in Berkeley. Mit komplexen thermodynamischen Berechnungen simulierten sie das Absorbtionsverhalten von hundertausenden porösen Werkstoffen. Dazu zählten vor allem sogenannte Zeotithe und metallorganische Verbindungen. Wichtige Parameter für einen möglichen Einsatz in der Abgasbehandlung waren die Bindungsenergien von Kohlendioxid und anderen Gasen wie Stickstoff oder Sauerstoff sowie die Porösität der Materialien.

Da die Vielzahl der verfügbaren Filtersubstanzen kaum in Laborexperimenten auf ihre Einsatz- und Recycelfähigkeit untersucht werden können, liefern solche Computersimulationen wichtige Indizien für eine Vorauswahl. So identifizierten Smit und Kollegen ein hochporöses, festes Zeolith auf der Basis von Siliziumoxid, mit dem der Energieverlust bei der Abscheidung um bis zu 40 Prozent gesenkt werden könnte. Theoretisch ließe sich die derzeit erreichte Verlustschwelle von etwa 30 Prozent sogar halbieren. Doch wären entsprechende Werkstoffe entweder zu teuer oder nicht in großen Mengen verfügbar.

„Wir wollen mit unserem Ranking experimentelle Arbeitsgruppen motivieren, die entsprechenden Materialien nun zu synthetisieren“, sagt Smit. Dank ihrer computergestützten Vorauswahl könnten nun sehr viel schneller effizientere Filter-Substanzen für die Abscheidung von Kohlendioxid aus den Abgasen fossil befeuerter Kraftwerke gefunden werden.