An den thermischen Abfallbehandlungsanlagen der EEW-Gruppe entstehen trotz kontinuierlicher Prozessoptimierungen und Effizienzsteigerungen sowohl fossile als auch biogene CO₂-Emissionen. Um den Weg zu einer dekarbonisierten thermischen Abfallverwertung zu ebnen, werden im Rahmen dieses Vorhabens hochinnovative Ansätze zur Abscheidung und Nutzung von unvermeidbaren CO2-Emissionen erforscht und erprobt. Dabei wird ein innovatives Verfahren zur CO2-Abscheidung mit zwei voneinander unabhängigen CO2-Nutzungspfaden betrachtet und kombiniert. Das Alleinstellungsmerkmal der CO2- Abscheidung liegt in innovativen, disruptiven Materialien, die im Vergleich zur Aminwäsche (Stand der Technik) energie- und kosteneffizienter und dabei zusätzlich umweltfreundlich sind. Das Alleinstellungsmerkmal beider Nutzungspfade ist es, das CO2 danach direkt in feste, werthaltige Stoffe, reinen Kohlenstoff bzw. Ca/MgCO3 zu überführen, damit die Notwendigkeit zu Transport und Lagerung entfällt und perspektivisch ein Kostendeckungsbeitrag zur Abscheidung entsteht. Perspektivisch ermöglicht das Vorhaben damit eine kosteneffiziente und umweltfreundliche CO2-Abscheidung, bei der CO2 direkt in wertvolle Feststoffe umgewandelt wird. Das übergeordnete Ziel von NECOC 2.0 ist es, den Prozess der CO2-Abscheidung sowie die beiden Nutzungspfade

1) Produktion festen Kohlenstoffs durch CO2-Zerlegung mittels Methanisierung & Pyrolyse und

2) elektrochemischer Wasseraufbereitung,

zu erproben und für beide Kombinationen aus CO2-Abscheidung und -Nutzungspfad ein Skalierungskonzept für eine ganzheitliche Pilotanlage zu erstellen. Dieses, auf dem Projekt NECOC (FKZ 03EE5009A) aufbauende Vorhaben ermöglicht die

1. Konzepterstellung für industriell umsetzbare Pilotanlagen des jeweiligen Gesamtprozesses

2. Identifikation notwendiger Unit-Operations und Prozesskomponenten abhängig von den Randbedingungen, insbesondere der CO2-Quelle

3. Bewertung der Wirtschaftlichkeit und Realisierbarkeit der Prozesskette

Das Teilvorhaben des KIT (Nutzungspfad 1) untersucht dabei einen Verwertungspfad, bei dem das CO2 zunächst in Methan überführt und dieses anschließend dann in seine Bestandteile zerlegt wird. Die Forschungsarbeiten bauen dabei auf einem Vorgängerprojekt auf. Es sind Aspekte zum Scale-Up des Pyrolysereaktors zur Erhöhung des Durch- und Umsatzes, zur energetischen Optimierung sowie zur Charakterisierung und Verwertung des mittels Pyrolyse erzeugten Kohlenstoffs geplant. Begleitet werden experimentelle Arbeiten durch eine Prozessmodellierung, so dass Prozessparameter optimiert und unterschiedliche Randbedingungen eruiert werden können. Im Detail ist geplant:

1. Scale-Up Methan-Pyrolysereaktor:

- Reaktoroptimierung zur Durchsatz- & Umsatzerhöhung sowie Untersuchung von alternativen Reaktorwandmaterialien

- Prozesseffizienz: Untersuchung der katalytischen Wirkung von Legierungszusätzen zum Zinn

- Prozesssimulationen, CO2-Bilanzierung und Nachhaltigkeitsbetrachtung

2. Untersuchung des Einflusses der Begleitkomponenten aus dem EEW-Abgasstrom auf Methanisierung und Pyrolyse

3. Charakterisierung und Verwertung des Kohlenstoffs

4. Konzeptionierung der Methanisierung angepasst an die Randbedingungen des EEW-Abgasstroms

5. Konzept für eine Pyrolyse-Pilotanlage zum Bau an einem EEW-Standort