Vor dem Hintergrund der Auswirkungen des Klimawandels auf die menschliche Existenz ist die Erreichung des Ziels netto null CO2-Emissionen zu einem überlebenswichtigen Anliegen geworden. Eine vielversprechende Technologie zur Reduktion von CO2-Emissionen stellt dabei die Carbon Dioxide Capture Utilization and Storage (CCUS) Technologie dar. CCUS ist eine der Methoden, um das Ziel der netto null CO2-Emissionen zu erreichen, und hat inzwischen große Aufmerksamkeit als innovative Technologie zur Reduktion von CO2 erhalten.

Elon Musk, CEO von Tesla, hat kürzlich bekannt gegeben, dass er $100 Millionen Preisgeld über vier Jahre hinweg ab 2021 für Entwicklungen in der CCUS-Technologie ausloben wird. Die hohen Energiekosten, die mit dem Prozess der Aufbereitung, Erhöhung des Drucks, Trennung und Wiederverwendung von CO2 verbunden sind, stellen jedoch eine Herausforderung für die industrielle Anwendung der CCUS-Technologie dar.

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Ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Ung Lee und Dr. Da Hye Won vom Clean Energy Research Center des Korea Institute of Science and Technology (KIST) hat nun jedoch einen Prozess zur Produktion von hochwertigem Synthesegas (Syngas) durch direkte elektrochemische Umwandlung von CO2 entwickelt, der die Anwendung der CCUS-Technologie erleichtern und finanziell attraktiver machen soll. Das Forschungsergebnis wurde in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Das Verfahren zur CO2-Umwandlung des Forschungsteams nutzt das in einem flüssigen Absorptionsmittel absorbierte CO2 zur direkten elektrochemischen Synthesegasproduktion, wodurch aufwendige und energieintensive Prozesse zur Reinigung und Erhöhung des Drucks für eine gaseöse CO2-Produktion entfallen. Das Verfahren übertrifft somit die konventionelle CCUS-Technologie hinsichtlich Kosteneffizienz und Reduktion der CO2-Emissionen. Da unverarbeitetes CO2 im flüssigen Absorptionsmittel weiterhin erfasst wird, ist auch keine zusätzliche Trennung von Syngas erforderlich, das als Produkt des Verfahrens entsteht. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, dass das Verhältnis von Wasserstoff zu CO im Syngas leichter kontrolliert werden kann.

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Das Forschungsteam konnte die Effizienz der direkten CO2-Umwandlung im flüssigen Absorptionsmittel maximieren, indem optimale Absorptionsmittel ausgewählt, Katalysatoren optimiert, die elektrochemische Reaktorgröße bestimmt und Tests zur Langzeitstabilität durchgeführt wurden. Darüber hinaus wurden Simulationen zur Prüfung der Anwendbarkeit des entwickelten Prozesses in großindustriellem Maßstab durchgeführt. Durch eine techno-ökonomische Analyse und eine Lebenszyklus-Bewertung wird geschätzt, dass der neu entwickelte CO2-Umwandlungsprozess die Produktionskosten um 27,0% und die CO2-Emissionen um 75,7% im Vergleich zur konventionellen CCUS-Technologie senken wird.

Die vorgeschlagene Technologie zeigte in der Produktion von Chemikalien – die dominiert werden von fossilen Brennstoff-Technologien – ein ebenbürtiges Preisniveau. Insbesondere im Falle von Synthesegas konnte die Produktionskosten um 27,02% gegenüber der konventionellen Methode gesenkt werden (Senkung der Produktionskosten von $0.89/kg auf $0.65/kg und Reduktion der CO2-Emissionen von 1.13kg CO2/kg auf 0.27kg CO2/kg).

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Wenn der entwickelte CO2-Umwandlungsprozess auf eine große CO2-Emissionsquelle wie ein Kraftwerk angewendet wird, können hochwertige Chemikalien wie Ethylen zu niedrigen Kosten produziert werden, während die CO2-Emissionen reduziert werden. Dr. Da Hye Won, leitender Forscher am KIST, sagte: „Die Bedeutung der vorgesch

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Von James Patterson

James Patterson ist ein umfangreicher Schriftsteller, der über 300 Millionen Exemplare seiner Bücher weltweit verkauft hat. Er ist bekannt für seine kriminellen Romane, einschließlich der Alex Cross Serie, und hat auch mehrere Kinderbücher geschrieben.

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