MOF-Sorptionsmittel auf einer Rolle – eine skalierbare Lösung zur Abscheidung von Kohlenstoff im Gigatonnen-Maßstab

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  • Veröffentlichung von Forschungsergebnissen in dem internationalen und extern begutachteten Journal Science.

  • Ein dauerhaftes und skalierbares metallorganisches Gerüst (Metal-Organic Framework, MOF) scheidet CO2 über Dampf mit hoher Kapazität, Stabilität und Selektivität bei einer Regenerierung mit geringen Einbußen ab.

VANCOUVER, British Columbia, Kanada, December 17, 2021--(BUSINESS WIRE)--Svante Inc. verkündet die erfolgreiche Aufskalierung eines neuen Sorptionsmittels, das in Kohlenstoffabscheidungsprozessen eingesetzt wird. Das Sorptionsmittel kann bis zu 95 Prozent des von industriellen Quellen – wie Anlagen zur Produktion von Beton und blauem Wasserstoff – ausgestoßenen Kohlendioxids (CO2) unter Einsatz von schneller Feststoff-Adsorption und Niedertemperatur-Dampf abscheiden.

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Metal-organic frameworks (MOF) for CO2 capture. (Graphic: Business Wire)

Durch die technische Strukturierung der metallorganischen Nanomaterialverbindung hat das wissenschaftliche Team bei Svante, in Zusammenarbeit mit Professor George Shimizu und dessen Fachbereich sowie Studenten an der Universität Calgary, über vier Jahre hinweg daran gearbeitet, dieses neuartige Sorptionsmittel, das als Schwamm zur Adsorption von CO2 dient, zu entwickeln und zu skalieren. Die Forschungsergebnisse wurden heute zur Veröffentlichung in dem internationalen und extern begutachteten Journal Science zugelassen. Die Ergebnisse verdeutlichen die sehr speziellen Eigenschaften des Sorptionsmittels zusammen mit dessen Resistenz gegen Oxidation und Wasserdampf, so dass CO2 mittels des eigens entwickelten strukturierten Adsorptionsfilters von Svante kostengünstig abgeschieden werden kann.

Feste Sorptionsmittel stellen in der Kohlenstoffabscheidung einen Entwicklungssprung dar, jedoch besteht die Herausforderung darin, alle wünschenswerten kommerziell tragfähigen Eigenschaften in einer robusten Gerüstverbindung mit niedrigen Fertigungskosten zu vereinen. Calgary Framework 20 (CALF-20) ist ein metallorganisches Gerüst, das dieser Herausforderung gerecht wird und CO2 mit hoher Kapazität und Selektivität gegenüber Wasser abscheidet. „Für die leistungsstarke Abscheidung und Entfernung von CO2 ist die Dampfabscheidung – wo CO2 durch direkten Kontaktdampf aus dem Sorptionsmittel gespült wird – eine Art Heiliger Gral auf diesem Gebiet. Sie gilt als die effektivste Vorgehensweise", sagte Claude Letourneau, President und CEO von Svante Inc. „Dieses MOF-Material, in Kombination mit unserem eigens entwickelten strukturierten Adsorptionsfilter, ist bahnbrechend. Wir haben die Technologie, um die Kapitalkosten der CO2-Abscheidung zu reduzieren. Nun müssen wir die Technologie aufskalieren und vermarkten, um einen tragfähigen Marktplatz für CO2 zu schaffen."

In Zusammenarbeit mit BASF hat Svante das CALF-20-MOF-Sorptionsmittel vom Labor auf einen Industriemaßstab gebracht, und zwar durch einen einfachen Niedrigtemperaturprozess, der im Einklang mit den Prinzipien der Grünen Chemie steht. Die Skalierbarkeit und niedrigen Kosten eines festen Sorptionsmittels sind unerlässlich, zumal sich die erforderliche Menge an Sorptionsmittel für eine typische Beton-Rauchgas-Kohlenstoffabscheidungsanlage im Bereich von 200 Tonnen bewegt. Ferner müssen bis zum Jahr 2040 mehr als zweitausend Kohlenstoffabscheidungsanlagen oder gleichwertige Lösungen eingesetzt werden, um über die nächsten 20 Jahre hinweg zwei Weltklasse-CO2-Abscheidungsanlagen pro Woche in Betrieb nehmen zu können. Bis dato war die Produktion von MOF-Materialien im großen Maßstab zu niedrigen Kosten eine Barriere für die Gastrennungsindustrie.

Zusätzlich zur Aufskalierung des MOF-CALF-20-Fertigungsprozesses hat Svante einen Rolle-zu-Rolle-Prozess mit hohem Volumen und niedrigen Kosten entwickelt, bei dem das Sorptionsmittel auf ein Laminat aufgetragen wird, auch bekannt unter der Bezeichnung „Sorbent on a Roll". Dieses Laminat wird dann in einen hochleistungsfähigen Filter mit geringem Druckabfall und hoher CO2-Kapazität eingesetzt.

Über Svante

Svante bietet Unternehmen aus emissionsintensiven Branchen eine effektive Möglichkeit, in großem Maßstab CO2-Emissionen aus ihrer bestehenden Infrastruktur abzuscheiden, um sie entweder sicher zu lagern oder in einem geschlossenen Kreislauf für industrielle Anwendungen zu nutzen. Mit der Fähigkeit CO2 direkt aus industriellen Quellen abzuscheiden, und zwar zu weniger als der Hälfte der Kapitalkosten im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, macht Svante die Kohlenstoffabscheidung im industriellen Maßstab zur Realität. Die Svante-Technologie wird derzeit von führenden Unternehmen der Energie- und Zementindustrie in einer Pilotanlage eingesetzt. Im Rahmen des CO2MENT Pilotanlagenprojekts – einer Partnerschaft von Lafarge (Holcim) und TotalEnergies – wird in Richmond (British Columbia, Kanada) eine Anlage mit einer Kapazität von 1 Tagestonne betrieben, die das abgeschiedene CO2 erneut in Beton injiziert. Der Bau und die Inbetriebnahme einer Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 30 Tagestonnen wurde 2019 in einer Industrieanlage in Lloydminster (Saskatchewan, Kanada) abgeschlossen. Eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von 25 Tagestonnen wird derzeit am Standort von Chevron U.S.A. in der Region Bakersfield im US-Bundesstaat Kalifornien geplant und realisiert. Ferner laufen in Nordamerika und Europa mehrere Machbarkeitsstudien für kommerzielle Projekte zur Kohlenstoffabscheidung mit Kapazitäten zwischen 500 und 4.500 Tagestonnen.

Im Rahmen einer Partnerschaft mit Kiewit Engineering Group Inc. will Svante Konstruktions-, Beschaffungs- und Baudienstleistungen (EPC) für zwei vom US-amerikanischen Energieministerium finanzierte Projekte zur Kohlenstoffabscheidung erbringen. Am 1. September 2020 gewährte das National Energy Laboratory Technology des US-Energieministeriums (DOE-NETL) Fördergelder in Höhe von 1,5 Mio. US-Dollar durch Electricore für die Entwicklung auf Kostenteilungsbasis zur Unterstützung der technischen Anfangsgutachten und die Weiterentwicklung des ersten kommerziellen Projekts LH CO2MENT Colorado für bis zu 1,5 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr. Für die Entwicklung auf Kostenteilungsbasis zur Unterstützung von Planung, Bau und Betrieb einer zweiten Kohlenstoffabscheidungsanlage im technischen Maßstab auf dem Chevron-Ölfeld Kern River im San Joaquin Valley im US-Bundesstaat Kalifornien wurden staatliche Fördermittel in Höhe von 13 Mio. US-Dollar bereitgestellt. Beide dieser US-amerikanischen DOE-NETL-Projekte nutzen das neuartige MOF-Sorptionsmaterial CALF-20.

Seit seiner Gründung im Jahr 2007 hat Svante Investitionen in Höhe von mehr als 195 Mio. US-Dollar erhalten, darunter die jüngste Investition in Höhe von 25 Mio. Kanadische Dollar durch den Strategic Innovation Fund der kanadischen Regierung. Svante baut eine skalierbare Lieferkette für aktive Abscheidungsmaterialien auf, um ein breites Lösungsangebot zur Abscheidung und Entfernung von Kohlenstoff im Gigatonnen-Maßstab bereitzustellen. Dem Board of Directors von Svante gehören der Nobelpreisträger und ehemalige US-amerikanische Energieminister Steven Chu sowie Chairman Steven Berkenfeld, ehemaliger Head of Industrial & Cleantech Practice bei Barclays Capital, an. Nähere Informationen zur Technologie von Svante sind hier verfügbar oder über die Website von Svante www.svanteinc.com, oder über LinkedIn oder Twitter (@svantesolutions).

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