Nachhaltigkeit
Mammoth-Anlage setzt neue Maßstäbe für Direktluftabscheidungstechnologien
Das Energieministerium der US‑Regierung definiert die allwichtige Aufgabe der Direktluftabscheidungstechnologie als eine „Form der Kohlendioxid‑Entfernung, die CO₂ aus der Umgebungsluft oder stillen Luft nimmt. Das getrennte CO₂ kann dann dauerhaft tief unter der Erde gespeichert oder in Produkte umgewandelt werden.“
Laut verfügbaren Schätzungen wird das Marktvolumen für Direktluftabscheidung in den kommenden Jahren ein phänomenales Wachstum verzeichnen, von mehr als US$23,59 Millionen im Jahr 2022 auf über US$614,07 Millionen im Jahr 2028. Das entspricht einer durchschnittlichen Jahreswachstumsrate (CAGR) von über 72 % und einem Wachstum von fast dem 30‑Fachen in sechs Jahren.
Aber was treibt dieses Wachstum der DAC‑Technologien an? Die Entfernung von Kohlendioxid dient dem Ziel, die globale Temperatur zu senken. Kohlendioxid fängt Wärme, indem es Sonnenlicht absorbiert, das von der Erdoberfläche in Form von Infrarotwellen wieder abgestrahlt wird. Im Gegensatz zu Sauerstoff und Stickstoff, die die Infrarotwellen nicht beeinflussen, absorbiert Kohlendioxid die Infrarotenergie.
Im Rahmen dieses Absorptionsprozesses schwingen die Infrarotwellen und werden in alle Richtungen wieder ausgestrahlt. Etwa die Hälfte dieser Energie entweicht ins All, die andere Hälfte kehrt zur Erde zurück und trägt zum sogenannten „Treibhauseffekt“ bei, wie Wissenschaftler erklären.
Die Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre würde uns helfen, die drohende Gefahr der globalen Erwärmung, also den weltweiten Temperaturanstieg, zu bekämpfen.
Während es viele Wege gibt, dieser Bedrohung zu begegnen, sticht die Direktluftabscheidung durch ihre Vorteile für die Ressourcen der Erde hervor.
Zum Beispiel ist der Energieverbrauch bei dieser Technik „nicht trivial“. Nach Schätzungen würde das Erreichen einer Kapazität von 7‑9 Millionen Tonnen pro Jahr in den USA bis 2030 nur 0,3‑0,4 % der heutigen US‑Stromerzeugung beanspruchen.
Diese Technologie erfordert keine Besiedlung von Ackerland. Der Wasserverbrauch könnte ebenfalls deutlich sinken, wenn sich Feststoff‑Sorbent‑DAC‑Systeme weiterentwickeln.
Die Vorteile von DAC‑Systemen und ihr Potenzial, dem Planeten zu nützen, haben viele dazu inspiriert, innovative und optimierte DAC‑Lösungen zu entwickeln. In jüngster Zeit hat ein Unternehmen, das konsequent lobenswerte Arbeit in diesem Feld leistet, Climeworks. Zuletzt hat es seine neueste Anlage eröffnet: Mammoth.
In den folgenden Abschnitten werfen wir einen Blick darauf, worum es bei der Anlage geht, die in Island steht und angeblich etwa zehnmal größer ist als Climeworks‘ Vorgängeranlage Orca.
Climeworks Mammoth Facility: Was soll sie erreichen?
Das Hauptziel beim Aufbau der Mammoth‑Anlage war es, der wachsenden Nachfrage nach mehr DAC‑Projekten gerecht zu werden. Das Unternehmen behauptet, dass die neue Anlage seine Kapazität „von tausenden Tonnen auf zehntausende Tonnen pro Jahr skalieren“ wird – ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einer Megaton‑Kapazität bis 2030 und einer Gigaton‑Kapazität bis 2050.
Bevor wir tiefer darauf eingehen, wie Climeworks diese Aufgabe umsetzen will, betrachten wir einige betriebliche Aspekte, um den Kontext von Größe und Ambition besser zu verstehen.
Das Projekt befindet sich derzeit in Betrieb und verfolgt weiterhin seine Hochlauf‑Vision. In Hellisheidi, Island, gelegen, könnte die jährliche Kapazität der Anlage laut Design bis zu 36 000 Tonnen CO₂ erreichen. Während die Anlage auf grundlegendster Ebene Erfahrung in Engineering und Betrieb für Climeworks‘ 10‑fachen Hochlauf liefert, schafft sie zusätzlichen Mehrwert, indem sie die Lieferkette weiterentwickelt und weitere hochwertige CO₂‑Entfernungskapazitäten auf den Markt bringt.
Der Baubeginn war vor 18 Monaten, genauer gesagt am 28. Juni 2022. Derzeit berichtet das Unternehmen, dass die Infrastruktur der Anlage erfolgreich installiert ist, wobei 90 % der Systeme, einschließlich des Speicherpartners Carbfix, betriebsbereit sind.
Zum Visionär, der die Kapazitäts‑Aufbaumaßnahme vorantrieb, sagte Christoph Gebald, Mitgründer und Co‑CEO von Climeworks:
„Basierend auf den erfolgreichsten Skalierungskurven bedeutet das Erreichen einer Gigaton‑Kapazität bis 2050, dass wir bis 2030 im Megaton‑Bereich liefern müssen. Niemand hat jemals das gebaut, was wir im DAC bauen, und wir sind sowohl demütig als auch realistisch, dass der sicherste Weg zum Erfolg darin besteht, die Technologie so schnell wie möglich in der realen Welt zu betreiben und unermüdlich zu verbreiten.“
Weiterführend erklärte Jan Wurzbacher, Mitgründer und Co‑CEO von Climeworks, was die Anlage bedeutet und welche Implikationen sie hat:
„Die Kerninfrastruktur innerhalb von nur 18 Monaten zu etablieren und betriebsbereit zu machen, ist ein Beweis für Climeworks‘ Fähigkeit, schnell zu skalieren, mit rasant kurzen Entwicklungszyklen, auf dem Weg zur Gigaton‑Kapazität bis 2050.“
Aber wie plant die Anlage, diesen Weg von Megaton zu Gigaton zu beschreiten? Lassen Sie uns das verstehen.
Wie wird die Anlage funktionieren?
Die Climeworks‑Mammoth‑Anlage verfügt über eine Verarbeitungshalle im Zentrum, die zur Aufbereitung und Konditionierung des eingefangenen Kohlendioxids vor dessen unterirdischer Speicherung dient. Der Prozess beinhaltet die Reinigung und Kondensation des Kohlendioxids, bevor es in Wasser gelöst und von Carbfix unterirdisch versteinert wird. Neben den betrieblichen Einheiten umfasst die Verarbeitungshalle auch Kontrollräume, Büros und ein Besucherzentrum.
Entsprechend der erwarteten Kapazität wird die Mammoth‑Anlage 72 Sammelbehälter besitzen, um CO₂ aus der Luft zu filtern, während Orca lediglich acht Sammelbehälter umfasst.
Zusätzlich beherbergt die Mammoth‑Anlage eine Wartungshalle, die die Effizienz bei Wartungsarbeiten steigern soll.
Zum operativen Leitbild der Anlage sagte Douglas Chan, COO von Climeworks:
„Sie veranschaulicht sehr gut Climeworks‘ Ansatz, die DAC‑Branche voranzutreiben: kontinuierliche Beschleunigung bei gleichzeitiger Umsetzung höchster betrieblicher Standards.“
Mehrere andere Unternehmen sind ebenfalls aktiv im DAC‑Bereich. In den kommenden Abschnitten werden wir einige dieser Unternehmen vorstellen.
#1. Aircapture
Die einzigartige Funktionsweise von Aircapture besteht darin, modulare Direktluftabscheidungs‑ (DAC‑) Einheiten an den Produktionsstandorten seiner Kunden zu installieren und so eine direkte Versorgung mit sauberem CO₂ im Produktionsprozess zu schaffen. Das Unternehmen behauptet, dass die Kommerzialisierung von atmosphärischem Kohlendioxid die effektivste, skalierbare Lösung zur Verbesserung von Umwelt und Wirtschaft darstellt.
Es verfolgt einen hyperlokalen Ansatz, der Lieferkettenrisiken mindert und den herkömmlichen CO₂‑Fußabdruck des Marktes eliminiert. Zu den Merkmalen, die Aircapture auszeichnen, gehören erhöhte Zuverlässigkeit, verbesserte Qualitätsstandards, geringere Kosten und sauberere Produkte mit deutlich reduzierten Emissionen.
Die von Aircapture entwickelten Lösungen sind marktreif für verschiedene Anwendungsszenarien, darunter Getränkeherstellung, Gewächshaus‑Landwirtschaft und mehr. Beispielsweise kann es CO₂‑Flüssigkeit in Getränkeklasse mit niedrigem Sauerstoffgehalt in unterschiedlichen Volumina und Produktionsplänen erzeugen.
Es kann das emissionsintensive Rohmaterial, das zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe benötigt wird, durch hochwertiges, sauberes Kohlendioxid ersetzen. Aircapture unterstützt zudem die CO₂‑Produktion an den wachsenden Anlagen seiner Kunden, hilft ihnen, ihren täglichen Bedarf zu decken und die Ernteerträge zu steigern.
Das CO₂ von Aircapture kann dauerhaft in Betonblöcke oder Fertigbeton injiziert werden und verbessert damit die Standards der bestehenden Aushärtungsmethoden.
Wie das Mammoth‑Projekt ist Aircapture ebenfalls an Studien und Experimenten beteiligt, die die Nutzung von Abwärme und dekarbonisierter Energie zur geologischen Speicherung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre vorantreiben.
Schließlich lässt sich das flüssige CO₂ von Aircapture auch in Trockeneis umwandeln, das den Bedürfnissen von Einzelhandel, Transport und Logistik entspricht. Trockeneis ist bekannt dafür, verderbliche Waren zu transportieren und für weitere industrielle Anwendungen.
Im April 2022 gewann Aircapture zusammen mit dem CO₂‑Umwandlungsunternehmen OCOchem und weiteren Partnern einen US‑$2,93‑Millionen‑Grant des US‑Energienachrichtendienstes, um eine integrierte CO₂‑Abscheidungs‑ und Umwandlungsanlage am Standort der Kennewick‑Düngemittel‑Produktionsstätte von Nutrien in Kennewick, Washington, zu planen und zu bauen.
Zum Grant und dessen Nutzen sagte Matt Atwood, Gründer und CEO von Aircapture:
„Unsere modulare Vor-Ort‑Technologie, die CO₂ aus der Luft nimmt und direkt in die Produktionsprozesse unserer Kunden einspeist, adressiert Klimaherausforderungen, schafft Mehrwert für unsere Kunden und passt perfekt zu diesem Projekt mit Nutrien.“
#2. Greenlyte Carbon Technologies
Ein weiteres Unternehmen, das im DAC‑Umfeld bedeutende Arbeit leistet, ist Greenlyte Carbon Technologies. 2022 von zwei Serien‑Unternehmern und einem erfahrenen DAC‑Forscher gegründet, sitzt Greenlyte in Essen und profitiert stark von seinem Umfeld aus führenden technischen Universitäten sowie globalen Chemie‑, Industrie‑ und Energieriesen.
Im Betriebsjahr 2022‑23 fertigete Greenlyte den ersten kontinuierlichen Zyklus‑Prototypen und den 100‑Tonnen‑DAC‑Demonstrator.
Die Vision für die Zukunft sieht den Aufbau einer robusten, effizienten und profitablen Operation in bedeutendem Maßstab bis 2027 vor. Bis 2035 soll das Unternehmen die „Plattformisierung“ abschließen, um robuste, effiziente und profitable Operationen in bedeutendem Maßstab zu realisieren. Und bis 2050 will Greenlyte seine Jahresproduktion auf 100 MT skalieren und ein globaler Marktführer im DAC‑Bereich werden.
Einer der Hauptvorteile von Greenlyte, der es zu einem geeigneten Kandidaten für DAC‑Führungspositionen macht, ist sein energie‑ und kapitalkostengünstiger Prozess zur CO₂‑Abscheidung und -Nutzung. Das Gas wird aus Gasströmen, genauer gesagt aus der Umgebungsluft, gewonnen. Die anschließende Umwandlung von Kohlendioxid und Wasserstoff führt zur Gewinnung von Kohlenwasserstoffen, die dem Prozess Mehrwert verleihen und die Technologie rentabel machen.
Greenlyte optimiert seine Technologie weiter, indem es einen vollständig zyklischen Ansatz verfolgt, bei dem das verbrauchte Absorptionsmittel in der Elektrolyse regeneriert und anschließend erneut zur Absorption verwendet wird. Mehrere Prozess‑Benchmarks, darunter Absorption in einer flüssigen Sorptionslösung, Fällung als Hydrogencarbonat und Desorption durch Elektrolyse, sind durch Patente von Greenlyte geschützt.
Im März 2024 schloss Greenlyte Carbon Technologies eine eine Vor‑Series‑A‑Finanzierung in Höhe von 10,5 Mio. € ab. Neben der umfangreichen Beteiligung aller Investoren, namentlich Earlybird Venture Capital, Green Generation Fund, Carbon Removal Partners und Vorstandsmitglied Dr. Udo Jung, stieß Partech zur Investorengruppe hinzu.
Die Finanzierung bestätigt die jüngsten Fortschritte von Greenlyte in Form von Partnerschaften und hochwertigen Abnahmeverträgen. Das Unternehmen gewann zwei Förderungen vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und hat seit seiner Gründung vor 18 Monaten über 20 Mio. € an Eigenkapital und Fördermitteln zusammen aufgebracht.
Zur Bedeutung der eingeworbenen Mittel sagte Florian Hildebrand, CEO und Mitgründer von Greenlyte: „Mit den neuen Mitteln können wir unser Team von 30 auf 50 Personen vergrößern, sodass wir Technologieentwicklung und Markteinführung parallel vorantreiben, unser Skalieren beschleunigen und die Kosten schneller senken können. Die Finanzierungsrunde beweist unseren Ehrgeiz, schnell einen globalen DAC‑Champion aufzubauen.“
Die Zukunft mit effizienteren Direktluftabscheidungstechnologien
Regierungen weltweit haben die Vorteile von Direktluftabscheidungstechnologien erkannt. Infolgedessen unterstützen und fördern sie DAC‑Projekte nach besten Möglichkeiten.
Zum Beispiel hat das US‑Energieministerium drei seiner Stellen – Fossil Energy and Carbon Management, Clean Energy Demonstrations und die Advanced Research Projects Agency‑Energy – mit dem Auftrag betraut, Forschung, Entwicklung und Demonstration von Direktluftabscheidung zu unterstützen. Diese Forschung umfasst zahlreiche Aspekte, darunter die Erforschung von Materialien, Chemikalien sowie biochemischen und geologischen Prozessen, die mit der Abscheidung, Umwandlung und Speicherung von CO₂ verbunden sind.
Eines der bekanntesten Programme in diesem Bereich ist die Carbon Negative Shot‑Initiative – ein Aufruf zur Innovation von CO₂‑Entfernungswegen, die CO₂ aus der Atmosphäre einfangen und bei einer Milliarde Tonnen‑Skala für weniger als 100 $ pro Netto‑metrische Tonne CO₂‑Äquivalent speichern.
Solche Anstrengungen, kombiniert mit Investitionen aus dem privaten Sektor, werden definitiv dazu beitragen, nicht nur die Messlatte hochzulegen, sondern sie auch für Industrie und CO₂‑Produzenten weltweit zugänglich zu machen.
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