Wichtige Rolle: Edelstahl Rostfrei bei Carbon Capture, Utilization and Storage

Für Carbon Capture kommen unterschiedliche Ansätze zum Tragen. Die gängigste und auch einfachste Möglichkeit, CO2 aus Verbrennungsprozessen zu entfernen, ist die sogenannte Post-Combustion Capture, eine nachgeschaltete Gaswäsche als letzter Schritt nach der Entschwefelung der Abgase. Im Gegensatz dazu wird bei Pre-Combustion Capture Kohlendioxid beispielweise in Synthesegas umgewandelt, bevor der Brennstoff verbrannt ist. Bei Oxyfuel-Combustion Capture wird der Brennstoff in reinem Sauerstoff verbrannt. Aus dem hierbei entstehenden Abgasstrom aus Wasser und CO2 lässt sich anschließend das Klimagas leicht abtrennen. Direct Air Capture (DAC) setzt auf Direktabscheidung von CO2 aus der Atmosphäre mithilfe großer Ventilatoren. Sie saugen mit einer Membran Umgebungsluft an und filtern deren Kohlendioxidmoleküle über eine Membran aus chemischen Fasern ab. Die in der Membran gebundenen CO2-Moleküle werden dann durch Erhitzen gelöst.

Abgasreinigungsanlagen, die bei der Verbrennung von Biomasse und anderen organischen Materialien zum Einsatz kommen, setzen bei der Entfernung von Verunreinigungen mit Partikeln und anderen Schadstoffen auf korrosionsbeständige Filterelemente aus nichtrostendem Stahl vor der eigentlichen Reinigungseinheit. In Post-Combustion-Capture-Prozessen zur CO2-Abscheidung aus den Abgasen von Kohlekraftwerken, Müllverbrennungsanlagen oder anderen Industrien zählen Absorptionsanlagen zu den am häufigsten verwendeten Anlagen. Darin absorbieren Absorptionskolonnen von bis zu mehreren Metern Durchmesser mit Lösungsmitteln wie Amin das CO2. Füllkörper oder strukturierte Packungen als Weiterentwicklung der geordneten Füllkörper optimieren den Wärme- und Stoffaustausch in den Kolonnen. Möglich macht dies die Oberflächenvergrößerung durch die eng gewickelten Filterkomponenten aus Gewebe, Loch- oder Wellblech. Zugleich minimieren sie den Druckverlust und ermöglichen somit häufig auch geringere Kolonnendurchmesser. Sie kommen in vielen prozessspezifisch ausgelegten Edelstahllegierungen zum Einsatz, um den chemischen Angriffen und aggressiven Umgebungsbedingungen der Prozessströme standzuhalten. Anschließend wird in der Desorptionskolonne (Stripper) das CO2 von der flüssigen Phase in die Gasphase überführt und abgeschieden. Bei den dafür erforderlichen Wärmetauschern gewährleisten auf den jeweiligen Prozess abgestimmte Edelstahllegierungen hohe Wärmeübertragungseffizienz und lange Standzeiten. Strömungssensoren, deren Sensorelemente in Edelstahl Rostfrei gekapselt sind, und Durchflussmessgeräte mit einem Messrohr aus 1.4404 überwachen kontinuierlich den Prozess.

Nach der Abscheidung wird CO2 wieder durch Kompression zu einer Flüssigkeit verdichtet. Dieser komplexe Prozess stellt hohe Anforderungen an Pumpsysteme und Armaturen, da die Kompressibilität des Klimagases je nach Aggregatzustand variiert und somit sich auch der Volumenstrom verändert. Für den Verflüssigungsprozess von CO2 sind metallisch dichtende Absperrklappen aus Edelstahl bewährter Standard. Zum effizienten Transport des CO2 via Pipeline erhöhen die Pumpen den Druck noch weiter. Um den hohen Drücken und Temperaturunterschieden dauerhaft standzuhalten und angesichts der Flüchtigkeit von CO2 Leckagen beim Transport zu vermeiden, fällt bei Pumpen, Klappen, Ventilen, nahtlosen Rohren und Behältern die Wahl in der Regel auf Edelstahl Rostfrei. Für die Speicherung in unterirdischen geologischen Formationen stellen mehrstufige Hochleistungspumpen den hohen Druck sicher, der für das Verpressen des CO2 in Gesteinsformationen tief unter der Erde erforderlich ist. Hochdruckpumpen, Saugleitungen, Membranventile und doppelexzentrische Absperrklappen aus rostfreiem Stahl erfüllen in diesen Prozessen herausfordernde Aufgaben. Die austenitischen Güten 1.4404, 1.4408, Duplex 1.4593, Super-Duplex 1.4573 oder 1.4469 zählen hier zu den bevorzugt eingesetzten Werkstoffen.  

Auch bei der Nutzung des zuvor aus Abgasen abgeschiedenen CO2 sichern nichtrostende Stähle dank mechanischer Robustheit und Korrosionsbeständigkeit die notwendige Prozessintegrität. So sind in der Chemieindustrie Reaktionskessel und Rührbehälter aus Edelstahl Rostfrei üblich, um CO2 mit anderen Reaktionskomponenten zu mischen. Auch für Druckbehälter zur CO2-Verflüssigung und Hochdruck-Synthese von Chemikalien bewähren sich Konstruktionen aus nichtrostendem Stahl seit Jahrzehnten. Förderanlagen und Leitungen, die Kohlendioxid und andere Prozessmedien zwischen den verschiedenen Einheiten der Produktionsanlage transportieren, bestehen in der Regel ebenfalls aus diesem Werkstoff.
 

Hervorragende Verarbeitungseigenschaften bei Umformung und thermischen Fügeverfahren, hohe Medien-, Temperatur- und Druckbeständigkeit sowie die einfache und hygienische Reinigung der elektropolierten Oberflächen von Aggregaten aus nichtrostendem Stahl sprechen in allen Phasen der CO2-Abscheidung, -Nutzung und -Speicherung für den Einsatz prozessspezifisch ausgewählter Edelstahllegierungen. Nicht zuletzt unterstützt das am Ende seiner Lebenszeit ohne qualitative Einbußen nahezu vollständig recycelbare Material die Kreislaufwirtschaft und trägt auch dadurch zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks des Unternehmens bei. Somit profitieren Unternehmen und Umwelt gleichermaßen von Carbon Capture, Storage and Utilization.