Was der neue CO2-Staubsauger im Technologiezentrum kann

Das Treibhaus-Gas als wertvoller Rohstoff
Das auf diese Weise gewonnene Kohlendioxid zeichnet sich durch hohe Reinheit aus und ist gegenwärtig in verschiedenen Bereichen als Rohstoff begehrt. Zum Beispiel als Dünger beim Betrieb von Gewächshäusern in der Landwirtschaft oder in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, etwa um Kohlensäure für Limonaden herzustellen. Das aus der Luft abgeschiedene Gas kann allerdings auch energetisch genutzt werden – und genau das machen die Wissenschaftler*innen um Professor Schäfers. Er und seine Mitarbeiter untersuchen, wie sich atmosphärisches Kohlendioxid in Kombination mit anderen Anlagen optimal zur Energieerzeugung nutzen lässt, ohne dass weitere Kohlendioxid-Emissionen entstehen.

Der Energie-Campus der HAW Hamburg verfügt über verschiedene Anlagen, um regenerativ Strom und Wärme zu erzeugen und zu speichern: Solarmodule (Photovoltaik) auf dem Dach, im Erdgeschoss ein Elektrolyseur zur Herstellung von Wasserstoff, eine Methanisierungsanlage, diverse Warmwasser- und Batteriespeicher sowie ein Blockheizkraftwerk. Nur etwa einen Kilometer entfernt liegt der dazugehörige Forschungs-Windpark Curslack, der ebenfalls Grünstrom liefert. Das per DAC-Anlage aus der Luft gefilterte Kohlendioxid gelangt vom Speichertank auf dem Dach des Technologiezentrums in das Erdgeschoss und wird dort mit Wasserstoff in einen Bioreaktor geleitet. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen wohltemperierten Stahlbehälter, in dem spezielle Mikroorganismen hausen, sogenannte Archaeen. 

Mikroorganismen als Helfer
Diese – erdgeschichtlich uralte – Gruppe von einzelligen Organismen ist dafür bekannt, dass sie unter extremen Umweltbedingungen lebt. Seien es hohe Temperaturen wie in Thermalquellen oder der hohe Salzgehalt des Toten Meeres oder ein stark saures Milieu: Wo jedes andere Lebewesen sterben würde, da laufen Archaeen zur Hochform auf. Einige dieser Spezialisten können nur ohne Sauerstoff leben („anaerob“). Für ihren Stoffwechsel nutzen diese einzelligen Organismen Kohlendioxid und Wasserstoff, wobei Methan entsteht. Diese Art der Methanbildung ist also ein natürlicher Prozess, der beispielsweise in Mooren stattfindet oder im Verdauungstrakt von Wiederkäuern oder Menschen. Der Mensch nutzt diesen Prozess aber auch technisch bei der Abwasser-Behandlung und in Biogas-Anlagen. Oder eben im Bioreaktor des Technologiezentrums der HAW Hamburg: Dort wird das zuvor aus der Luft abgetrennte Kohlendioxid mit Wasserstoff aus dem Elektrolyseur zu Methan reduziert, wobei als Nebenprodukt noch Wasser entsteht.

Power-to-Gas: Überschüssigen Öko-Strom in regeneratives Methan umwandeln
Dieses Methan dient bei Bedarf als Brennstoff für das Blockheizkraftwerk am EnergieCampus, um Strom und Wärme zu erzeugen, wenn gerade kein Wind weht und die Sonne nicht scheint. Es handelt sich um erneuerbares Methan, weil der Kohlenstoff-Kreislauf geschlossen ist. Durch die Technologie erhält man ein regeneratives Erdgas, ohne fossile Lagerstätten auszubeuten und damit neuen Kohlenstoff in den Kohlenstoffkreislauf zu bringen und so den Treibhauseffekt zu verstärken, der für den Anstieg der globalen Mitteltemperatur („Erderwärmung“) verantwortlich ist. 

So wichtig dieser Schritt zu „Netto-Null“-CO2-Emissionen ist, so konsequent muss zusätzlich die dauerhafte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre erfolgen. Denn auch wenn Deutschland es schafft, Energie bis 2045 klimaneutral zu erzeugen, bleiben noch große Mengen an unvermeidlichen Rest-Emissionen. Dazu gehören Methan und Lachgas aus der Landwirtschaft und von Mülldeponien oder Kohlendioxid aus der Betonherstellung. „Allein in Deutschland entspricht dies etwa 60 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr“, erklärt Professor Schäfers. „Um das Speichern von CO2 kommt man also nicht herum.“ Wie das mit Hilfe der DAC-Technologie gehen kann, wird in einem weiteren Forschungsprojekt am Technologiezentrum nun untersucht. 

Text: Monika Rößiger

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