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EPFL-Ingenieurinnen und -Ingenieure in Sitten haben gezeigt, dass es möglich ist, durch die Integration von Kohlenstoffabscheidung und -mineralisierung direkt in die industriellen Prozesse Netto-Null-Emissionen oder Netto-Negativ-Emissionen in wichtigen Industriesektoren zu erreichen. Die in der Fachzeitschrift Energy and Environmental Science veröffentlichte Studie konzentriert sich auf die Zementproduktion, die Stahlherstellung und die Abfallverbrennung und bietet einen kosteneffizienten und energieeffizienten Ansatz zur Verringerung der CO2-Emissionen, der wesentlich zur Erreichung der globalen Klimaziele beiträgt.
In der Studie wird eine Lösung vorgestellt, bei der die CO2-Abscheidung und -Mineralisierung in den Produktionsprozess selbst integriert wird. Die Mineralisierungsreaktion wandelt CO2 in CO3 in Form von Karbonaten um, die eine sichere und langfristige Speicherlösung für CO2 darstellen. Ein weiterer ökologischer Vorteil ist, dass Karbonate als Baumaterial verwendet werden können und die Nebenprodukte der Mineralisierung in die Zementmischung integriert werden können. Dies wiederum vermeidet den Abbau und die Herstellung von Ressourcen und trägt zur Reduzierung von Emissionen und zu einer Kreislaufwirtschaft bei.
Die Forschungsarbeiten des Labors für Industrielle Prozess- und Energiesystemtechnik (IPESE) sind ein klares Beispiel dafür, wie die Systemintegration – die Zusammenführung bisher getrennter industrieller Prozesse in einem System – die Emissionen in Schlüsselsektoren erheblich senken kann. Laut Professor François Marechal, dem Leiter des IPESE, benötigen diese Sektoren die CO2-Abscheidung, um Kohlenstoffneutralität zu erreichen: «Netto-Null kann nicht allein durch den Ersatz fossiler Brennstoffe durch erneuerbare Energie erreicht werden. In dieser Studie zeigen wir, wie wichtig es ist, einen prozessintegrierten Ansatz zu verfolgen, um die Kosten für die CO2-Abscheidung und -Sequestrierung zu senken», so Marechal. Der Studie zufolge wird durch die Mineralisierung der ultimative Oxidationszustand für Kohlenstoff erreicht, eine sichere und langfristige Sequestrierung gewährleistet und das Problem der Suche nach tiefen geologischen Standorten für die Sequestrierung gelöst.
Sarah Holmes von der Royal Society of Chemistry sagte zu den Auswirkungen der Forschung: «Diese Forschung zeigt, wie diese Industrien die Kohlenstoffabscheidung und -speicherung auf praktische und wirtschaftlich machbare Weise integrieren könnten. Entscheidend ist, dass die Studie auch das Potenzial für netto-negative Emissionen aufgezeigt hat, was diesen Industrien neue Möglichkeiten eröffnet, ihre Auswirkungen auf den Klimawandel zu verringern. Dies ist ein guter Anfang für die Erstellung eines Fahrplans für eine grünere, nachhaltigere Zukunft der Zementproduktion, der Abfallverbrennung und der Stahlherstellung.»
Wiederverwendung von in der Nähe und vor Ort gefundenen Materialien
Der Doktorand Rafael Castro-Amoedo zeigt, wie die Nutzung grosser Mengen an Abwärme, alkalischen festen Rückständen und Prozessemissionen die Kosten für die Sequestrierung um 50 % senken könnte. Auf diese Sektoren entfallen derzeit etwa 12 % der gesamten EU-Emissionen. Die Studie zeigt, dass die Sequestrierung von CO2 zu Grenzkosten von bis zu 85 EUR pro Tonne CO2 möglich wäre. 860 Millionen Tonnen CO2 könnten auf dem europäischen Kontinent durch diese Lösung pro Jahr eingespart werden, was im Vergleich zu den sozialen Kosten der Untätigkeit Einsparungen von 107 Milliarden EUR pro Jahr bedeuten würde.