Energie aus Abgas

Das Kohlendioxid, das ungenutzt - und klimaschädlich - aus den Schornsteinen von Kraftwerken strömt, ließe sich als Energiequelle nutzen

Aus der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas zur Gewinnung elektrischer Energie entstehen pro Jahr weltweit etwa 12 Milliarden Tonnen Kohlendioxid. Das geruchlose Gas ist zusammen mit dem Methan wesentlich für die Klimaerwärmung verantwortlich. Abhilfe sucht man derzeit auf verschiedenen Wegen: Im Gespräch ist zum Beispiel, das überschüssige CO2 am Ort seiner Entstehung abzuscheiden und irgendwo zu lagern. Pflanzen atmen Kohlendioxid und wandeln es mit Hilfe von Sonnenlicht in Biomasse um. Befördert man diesen Prozess (etwa durch Düngung der Meere), könnte man den CO2-Anteil in der Atmosphäre ebenfalls verringern. Schließlich könnte man auch ganz oder teilweise auf die Nutzung fossiler Brennstoffe verzichten, indem man Strom aus regenerativen Quellen gewinnt.

Am besten ist natürlich, alle drei Wege gleichzeitig zu beschreiten. Und den vierten gleich noch dazu, den Forscher jetzt im Magazin Environmental Science & Technology Letters vorschlagen. Die Wissenschaftler betrachten das bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid-Gas als Energiequelle.

Dabei nutzen sie nicht etwa (wie es bereits passiert) die Wärme des Abgases. Stattdessen kommt ein Effekt zum Tragen, der zwar relativ klein ist, aber über die enormen Stoffmengen doch großes Potenzial besitzt: Wenn sich zwei Stoffe mischen, ist damit ein Zuwachs an Entropie verbunden, der einer Freisetzung von Energie entspricht. Es muss dann nur noch gelingen, diese Energie aufzufangen.

Die Wissenschaftler gehen dabei von Verbrennungsgasen mit hohem CO2-Gehalt (5 bis 20 Prozent) aus, die man mit normaler Luft (CO2-Gehalt unter einem Promille) mischt. Um die freiwerdende Energie aufzufangen, findet die Vermischung nicht im freien Raum statt, sondern in entsalzenem Wasser. Es zeigt sich, dass dabei unter den richtigen Bedingungen ein Strom von Ladungsträgern (Ionen) entsteht, der sich von außen abgreifen lässt - und als elektrische Energie weiter nutzen.

Auf die gesamte Energieproduktion weltweit hochgerechnet, wäre das Potenzial dieser Technik riesig

Im Experiment erreichten die Forscher eine Effizienz von gut 12 Prozent, das heißt, etwa ein Achtel der bei der Vermischung freiwerdenden Energie ließ sich tatsächlich auffangen. Bei Nutzung von Monoethanolamin (das Kohlendioxid besser aufnimmt) statt Wasser ließ sich die Effizienz sogar auf bis zu 32 Prozent steigern. Die mit CO2 versetzte Flüssigkeit lässt sich anschließend recyceln, indem man sie mit Luft spült. Dabei wird das restliche Kohlendioxid schließlich freigesetzt - wie aus dem Schornstein auch, nur dass es zuvor noch zur Energiegewinnung beigetragen hat.

Auf die gesamte Energieproduktion weltweit hochgerechnet, wäre das Potenzial dieser Technik riesig. Je nach CO2-Gehalt im Abgas (Kohle: 12,7%, Gas: 7,5%) entstehen zwar pro Kilogramm Kohlendioxid nur 265 beziehungsweise 236 Kilojoule. Doch bei 12 Milliarden Tonnen pro Jahr summiert sich das auf 850 Terawattstunden, die alle Kraftwerke der Erde gemeinsam dann zusätzlich produzieren könnten.

Bezieht man weitere CO2-Quellen mit ein, kommt man sogar auf 1570 Terawattstunden, was etwa der 400-fachen Energieproduktion der Wasserkraftwerke am Hoover Dam entspricht. Also alles bestens? Leider nicht ganz.

Das Verfahren, mit dem die Forscher Luft und CO2 mit Wasser gemischt haben, verbraucht pro Kilogramm CO2 selbst etwa 300 Kilojoule. Selbst im besten Fall muss man derzeit also noch mehr Energie aufwenden, als in dem Prozess entsteht. Die Forscher gehen jedoch davon aus, dass sich andere, weniger aufwändige Mischverfahren finden lassen müssten, die eine kommerzielle Nutzung der Technologie erlauben. (Matthias Gräbner)

Anzeige