Großes Interesse für Untersuchungen der adsorptiven Entfernung von CO2

Das Durchbruchskurven-Analysegerät mixSorb erfährt international weiterhin großes Interesse zur praxisnahen Sorptionsuntersuchung von Gasgemischen. Ein Einsatzgebiet ist die aktive Entfernung von CO2 aus der Luft oder Abgasen im Sinne des Klimaschutzes. Entsprechende Adsorptionsstudien sollten unter realitätsnahen Bedingungen stattfinden – dies können trockene oder feuchte Gasströme sein. Ein mixSorb mit Verdampferoption ermöglicht solche vergleichenden Untersuchungen. Aktuell wurden Durchbruchskurven hinsichtlich der CO2-Sorption aus Gasgemischen ermittelt. Die folgende Abbildung verdeutlicht das Verhalten von drei Adsorbentien im trockenen Gasgemisch.

Breakthrough curves of 2,000 ppm CO₂ of dry nitrogen in zeolite 4A, 5A and Lewatit VP OC 1065

Durchbruchskurven von 2.000 ppm CO2 aus trockenem Stickstoff an Zeolith 4A, 5A und Lewatit VP OC 1065 bei 313 K, 1 bar, 5.000 cm3·min-1

Die beiden Zeolithe adsorbieren Wasser so stark, dass sie für die CO2-Abtrennung aus feuchten Gasströmen, wie es bei Direct Air Capturing Anwendungen der Fall wäre, kaum geeignet sind. Für die Aufreinigung trockener Gasströme zeigen sie jedoch Vorteile aufgrund besserer Kinetik. Für das Polymer Lewatit wurde aus der Durchbruchskurve der folgenden Abbildung eine Sorptionsbeladung von 0,819 mmol·g-1 erhalten. Dieses Adsorbens ist von den gewählten Materialien am besten geeignet, CO2 im Bereich niedriger Konzentrationen in Gegenwart von Feuchte zu adsorbieren, und damit für die Anwendung Direct Air Capturing prädestiniert. Alle erhaltenen Beladungen sind in der Tabelle zusammengefasst.

Breakthrough curves of 2,000 ppm CO₂ from a wet nitrogen flow in zeolite 4A, 5A and Lewatit VP OC 1065

Durchbruchskurven von 2.000 ppm CO₂ aus einem feuchten Stickstoffstrom an Zeolith 4A, 5A und Lewatit VP OC 1065 bei 313 K, 50 % relative Feuchte, 1 bar und 5.000 cm3·min¹

Beladungen aus Durchbruchsversuchen von 2.000 ppm CO2 aus trockenem und feuchtem (50 % RH) Stickstoff bei 313 K, 1 bar, Volumenstrom 5.000 cm3·min-1

Probe CO2-Beladung aus trockenem N2 CO2-Beladung aus feuchtem N2
Zeolith 4A 0,768 mmol·g-1 < 0,010 mmol·g-1
Zeolith 5A 0,341 mmol·g-1 < 0,010 mmol·g-1
Lewatit VP OC 1065 0,605 mmol·g-1 0,819 mmol·g-1

Aufgrund der orientierenden, praxisnahen Versuche kann Lewatit für die Anwendung Direct Air Capturing empfohlen werden. Für die Materialentwicklung zeigten die Experimente den wertvollen Hinweis, dass eine Verbesserung der Sorptionskinetik des Polymers wünschenswert erscheint.

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