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Patent für Forscher der ETH Lausanne, um CO₂ von Lkw abzufangen und umzuwandeln
Forscher an der ETH Lausanne, EPFL, haben ein neues Konzept patentiert, mit dem die CO₂-Emissionen von Lastwagen um fast 90% gesenkt werden könnten. Dabei wird CO₂ im Abgassystem aufgefangen, in eine Flüssigkeit umgewandelt und im Fahrzeug gespeichert. Das flüssige CO₂ wird dann an eine Tankstelle geliefert und dort mithilfe erneuerbarer Energien wieder in Kraftstoff umgewandelt.
In Europa ist der Verkehr für fast 30% der gesamten CO₂-Emissionen verantwortlich, davon entfallen 72% auf den Straßenverkehr . Während die Verwendung von Elektrofahrzeugen für den Personenverkehr dazu beitragen könnte, diese Zahl zu senken, ist die Verringerung der Emissionen aus dem gewerblichen Verkehr – wie Lastkraftwagen oder Busse – eine weitaus größere Herausforderung. Die Forscher der EPFL haben jetzt eine neuartige Lösung gefunden: CO₂ direkt in der Abgasanlage der Lastwagen zu fangen und in einer Box auf dem Fahrzeugdach zu verflüssigen. Das flüssige CO₂ wird dann an eine Tankstelle geliefert, wo es mit erneuerbarer Energie in konventionellen Kraftstoff umgewandelt wird. Das Projekt wird von der Gruppe Industrial Process and Energy Systems Engineering unter der Leitung von François Maréchal an der School of Engineering der EPFL koordiniert. Das patentierte Konzept ist Gegenstand einer Veröffentlichung in Frontiers in Energy Research.
Ein komplexer Prozess an Bord des Fahrzeugs
Wissenschaftler schlagen vor, mehrere an der EPFL entwickelte Technologien zu kombinieren, um CO₂ einzufangen und es in einem Prozess von einem Gas in eine Flüssigkeit umzuwandeln, bei dem der größte Teil der an Bord verfügbaren Energie zurückgewonnen wird, beispielsweise die Wärme des Motors. In ihrer Studie verwendeten die Wissenschaftler das Beispiel eines Lieferwagens.
Zunächst werden die Abgase des Fahrzeugs im Abgasrohr abgekühlt und das Wasser von den Gasen getrennt. CO₂ wird von den anderen Gasen (Stickstoff und Sauerstoff) mit einem Temperaturwechseladsorptionssystem unter Verwendung eines Adsorptionsmittels für metallorganische Gerüste (MOFs) isoliert, das speziell zur Absorption von CO₂ entwickelt wurde. Diese Materialien werden vom Energypolis-Team der EPFL Wallis unter der Leitung von Wendy Queen entwickelt. Sobald das Material mit CO₂ gesättigt ist, wird es erhitzt, damit reines CO₂ daraus extrahiert werden kann. Hochgeschwindigkeitsturbokompressoren, die von Jürg Schiffmanns Labor an der EPFL in Neuenburg entwickelt wurden, nutzen die Wärme des Fahrzeugmotors, um das extrahierte CO₂ zu komprimieren und in eine Flüssigkeit umzuwandeln. Diese Flüssigkeit wird in einem Tank gespeichert und kann dann an den Tankstellen mit erneuerbarem Strom wieder in herkömmlichen Kraftstoff umgewandelt werden. „Beim Tanken setzt der Lkw die Flüssigkeit einfach ab“, sagt Maréchal.
Der gesamte Vorgang findet in einer 2 x 0,9 x 1,2 m großen Kapsel über der Fahrerkabine statt. «Das Gewicht der Kapsel und des Tanks beträgt nur 7% der Nutzlast des Fahrzeugs», fügt Maréchal hinzu. „Der Prozess selbst verbraucht wenig Energie, weil alle seine Stufen optimiert wurden.“
Die Berechnungen der Forscher zeigen, dass ein Lkw mit 1 kg herkömmlichem Kraftstoff 3 kg flüssiges CO₂ produzieren kann und dass die Umwandlung keine Energiekosten mit sich bringt.
Nur 10% der CO₂-Emissionen können nicht recycelt werden, und die Forscher schlagen vor, dies durch die Verwendung von Biomasse auszugleichen.
Das System könnte theoretisch mit allen Lastkraftwagen, Bussen und sogar Booten und mit jeder Art von Kraftstoff funktionieren. Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass es im Gegensatz zu elektrischen oder wasserstoffbasierten Lkw nachgerüstet werden kann, um deren Auswirkungen auf die CO₂-Emissionen zu neutralisieren.
Weitere Hinweise und Quellen
- Energypolis-Team der EPFL Wallis
- CO₂-Emissionen von Autos: Fakten und Zahlen (Infographics)
- Shivom Sharma and François Maréchal, Carbon Dioxide Capture From Internal Combustion Engine Exhaust Using Temperature Swing Adsorption, Frontiers in Energy Research
- Author: Laure-Anne Pessina Source: Mediacom