DE102010011870A1

DE102010011870A1 - Verfahren und Einrichtung zur Speicherung von CO2

Info

Publication number: DE102010011870A1
Application number: DE102010011870A
Authority: DE
Inventors: Hermann-Josef Wilhelm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: DE102010011870B4

Abstract

Verfahren zur Speicherung von CO2 aus Abgasen oder Rauchgasen, welches von Verbrennungs-, und/oder Produktions- und/oder Energieanlagen abgetrennt wird, und hernach in Erdlagerstätten eingepumpt wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 11. Um hierbei zu erreichen, dass die Lagerung des CO2 in den Erdlagerstätten entweder überflüssig, oder zumindest über einen längeren Zeitraum hin derart reversibel ist, dass das gelagerte CO2 NICHT wieder direkt in die Atmosphäre austritt, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass bereits im Abtrennvorgang des CO2 aus dem Abgas/Rauchgas das CO2-haltige Restgas oder das abgetrennte CO2-Gas zumindest teilweise in einen Biomassereaktor zur CO2-Düngung aquatischer Pflanzenkulturen geführt wird, derart, dass es zu einer Kombination von in Biomasse gebundenem CO2 und der Einpumpung des restlichen CO2 in Erdlagerstätten kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Speicherung von CO₂ aus Abgasen oder Rauchgasen, welches von Verbrennungs-, und/oder Produktions- und/oder Energieanlagen abgetrennt wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 11.
Der Betrieb von Kraftwerken auf der Basis fossiler Energieträger nimmt für die Übergangszeit der Umstellung auf erneuerbare Energieträger eine wichtige Rolle ein. Zugleich sind aber auch Maßnahmen zum Klimaschutz schon jetzt zu treffen.
So sind in diesem Zusammenhang Verfahren bekannt, bei denen die spätere Abtrennung von CO₂ schon bei Energieerzeugungsprozess mitberücksichtigt wird. Dabei erfolgt schon bei der Verfeuerung der Kohle keine direkte Verfeuerung, sondern zunächst die Kohlevergasung mit einer damit kombinierten CO₂-Abtrennung. Strom wird dann in Gas- und Dampfturbinen erzeugt. Es wird dabei zunächst brennbares Rohgas erzeugt. Schon hier erfolgt eine CO₂-Abtrennung.
Dieses CO₂ soll dann in bekannter Weise in Erdlagerstätten eingepumpt werden.
Insgesamt ist das Verfahren in Bezug auf die CO₂-Entsorgung bei der Nutzung des fossilen Energieträgers Kohle effektiv, aber es kommt im Erdreich nur unter bestimmten Bedingungen und dann nur zeitlich sehr langsam zu einer mineralischen und damit Feststoffbindung des eingepressten CO₂. Dennoch können CO₂-Mengen über die Zeit ausgasen.
So ist aus der EP 1 967 249 A1 ein Verfahren bekannt, bei welchem eine CO₂-Abtrennung aus Abgasen erfolgt. Diese erfolgt durch eine Zweiphasendestillation.
Aus der EP 0 613 856 B1 ist ein weiteres Verfahren zur Abtrennung von CO₂ und Schwefel aus Abgasen bekannt.
Die Abtrennung von CO₂ aus Abgasen ist aber nur eine Maßnahme zur wirklichen klimaentlastenden „Entsorgung” von CO₂. Nachfolgend ist auch noch die Deponierung dieses CO₂ in Erdlagerstätten notwendig.
Aus der www.zeroemissionsplatform.eu ist der gesamte Prozess des oben genannten CCS-Verfahrens bekannt. Das anfallende CO₂-Gas wird in die Erde eingespresst, indem man oberhalb einer geeigneten Erdlagerstätte ein entsprechendes Bohrloch schafft.
Diese an sich vorteilhafte Vorgehensweise kann jedoch in Gänze noch verbessert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Lagerung des CO₂ in den Erdlagerstätten entweder überflüssig, oder zumindest über einen längeren Zeitraum hin derart reversibel ist, dass das gelagerte CO₂ NICHT wieder direkt in die Atmosphäre austritt.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.
Im Hinblick auf eine Einrichtung ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 11 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der verfahrensgemäßen Erfindung ist, dass bereits im Abtrennvorgang des CO₂ aus dem Abgas/Rauchgas das CO₂-haltige Restgas oder das abgetrennte CO₂-Gas zumindest teilweise in einen Biomassereaktor zur CO₂-Düngung aquatischer Pflanzenkulturen, oder Semikulturen oder Hydrokulturen geführt wird, derart, dass es zu einer Kombination von in Biomasse gebundenem CO₂ und der Einpumpung des restlichen CO₂ in Erdlagerstätten kommt.
Semikulturen sind Pflanzenkulturen in Tonsubstrat. Es ist bekannt, dass große Mengen von CO₂ extrem wuchsfördernd auf aquatische Pflanzen, insbesondere Lemnacea (Wasserlinsen) wirken.
Die Kombination von Teilung der abgetrennten CO₂-Ströme in Biomassenbindung in aquatischen Kulturen einerseits und Einpressung des Restes an CO₂ in Erdlagerstätten andererseits hat den enormen Vorteil, dass die verfügbaren Resourcen der Erdlagerstätten dadurch deutlich erhöht werden. Es kann also deutlich länger eingelagert werden.
Die Kombination beider Prozesse führt also zu einer zeitlichen Moderation der nachhaltigen CO₂-Bindung.
Die Bindung zumindest eines Teils des CO₂ in insbesondere aquatischen Kulturen hat somit im Ergebnis noch den Vorteil, dass es zu einer Splittung der Einlagerung von CO₂ kommt. So wird ein Teil als Gas in Erdlagerstätten nach den bekannten Verfahren vorgenommen, und ein anderer Teil kann biomassegebunden, also feststoffgebunden in Erdlagerstätten, bspw in alten ausgebeuteten Kohlestollen rückverfüllt werden.
Andere Vorteile ergeben sich noch aus der weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgeschlagen, dass der Einspeisebetrieb von CO₂ in den Biomassereaktor derart an das Verfahren zur CO₂-Abtrennung gekoppelt ist, dass CO₂ entweder nach dem sogenannten CO₂-Shift mit Wasser nach dem Kohlevergasungsverfahren und/oder nach der Schwefelreinigungsstufe entnommen wird. So kann das bekannte, sogenannte CCS-Verfahren (Carbon-Capture-and-Storage) mit dem Betrieb eines Biomassereaktors sinnreich und CO₂-effektiv kombiniert werden. Dies indem in dem mehrstufigen Prozess bereits in Zwischenstufen, in denen bereits aufkonzentriertes CO₂ vorliegt, entnommen werden kann.
So kommt es zu einer Teilung der anfallenden CO₂-Gasströme. So wird dann nur noch ein Teil des CO₂ in die Erdlagerstätten eingepumpt bzw gepresst. Dies führt zu einer Kostenreduzierung des CCS-Verfahrens, weil nicht mehr die gesamte Abgasmenge bis zu hochreinem CO₂-aufkonzentriert werden muss, denn das für den Biomassereaktor abgeschiedene CO₂ muss nicht hochrein sein, da es sowieso auf die Pflanzenbedürfnisse verdünnt wird.
In weiterer vorteilhafter, aber alternativer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biomassereaktor in der Nähe des Bohrloches der Erdlagerstätte zur Einpressung von CO₂ plaziert ist, derart, dass das aus dem Bohrloch stetig entweichende CO₂ direkt dem Biomassereaktor zugeführt wird.
In herkömmlicher Vorgehensweise ist das CCS-Verfahren dafür vorgesehen, das CO₂ in tiefe Erdschichten bzw Erdlagerstätten einzupressen und das Bohrloch am Ende mit einem dichten Verschluss, bspw durch Eingießen von Beton zu verschließen.
Mit dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung hingegen wird die Erdlagerstätte nur als CO₂-Puffer vorgesehen. D. h es wird je nach anfallender CO₂-Menge dieselbe in die Erdlagerstätte eingepresst, und gast sodann dann moderat wieder aus, wobei das ausgasende CO₂-Gas direkt einem Biomasseraktor zugeführt wird. Dabei entfällt der aufwändige Dichtverschluss mit den dafür notwendigen erheblichen CO₂-Mengen vollständig. Stattdessen brauch man ggfs nur noch eine Art Dosierventil zum kontrollierten Ablass des eingelagerten CO₂ und Einlass in den Biomassereaktor.
Der große Vorteil bei der Kombination der Erdlagerstättengebundenen CO₂ Einlagerung und dem Biomassereaktor ist demnach, dass spätestens das aus der Erdlagerstätte ausgasende CO₂ sofort aktiv, also biochemisch und damit feststoffgebunden wird. So stellt die Erdlagerstätte ein CO₂-Puffer dar, aus dem der Biomassereaktor dann zeitlich moderiert das ausgasende oder herausgepumpte CO₂ bindet.
Der Biomassereaktor kann dabei auch direkt über dem Bohrloch errichtet werden. Die Biomassereaktoren erreichen durchaus Baugrößen von einem Hektar (10.000 Quadratmeter) Grundfläche, und mit den darin enthaltenen gestapelten Stellagen von Kulturflächen werden das 50- bis 100-fache der Grundfläche an Kulturflächen erzielt.
Deren CO₂-Bindungskapazität bei der Verwendung von Lemnacea (Wasserlinsen) kann leicht 100.000 Tonnen CO₂/Jahr und mehr, mit nur einem einzigen solchen Biomassereaktor erreichen. Bei einer Mehrfachanordnung solcher Anlagen sind somit respektable CO₂-Bindungskapazitäten erreichbar.
Der Direktanfall von CO₂ auch in Spitzenauslastungen kann dabei über die Erdlagerstätten entsorgt werden. Die CO₂-Feststoffbindung im Biomassereaktor erfolgt hingegen stetig.
Daher ist die Kombination beider Prozesse so vorteilhaft.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biomasseraktor auch an übrigen aus dem Erdreich CO₂-ausgasenden Stellen, wie stillgelegte Kohlengruben, oder Stellen geologischer CO₂-Entgasung aus dem Erdreich platziert ist, oder in der Nähe starker CO₂-Emittenten, und durch Ansaugvorrichtung aufgenommen und wahlweise der CO₂-Gehalt der angesaugten Luft aufkonzentriert wird, bevor es in den Biomassereaktor eingeleitet wird. Der Biomassereaktor kann dabei nicht nur mit einer direkten Zuführleitung für CO₂ versehen sein, sondern, es kann auch an entsprechend CO₂-ausgasenden Standorten durch Ansaugung derselben aus der Umgebung gespeist werden. Dabei ist zu beachten, dass der Biomassreaktor im Innern eine Beaufschlagung mit CO₂ von mindestens 5.000 ppm CO₂ realisieren kann. Hierzu kann es wie gesagt natürliche CO₂-Emittenten, wie Kohlegruben etc geben, an denen der Biomassereaktor dann platziert werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und eingelagert wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Lemnacea, trotz ihres nur kurzen Generationszyklusses von einem bis wenigen Tagen wegen Ihres enormen Kohlendioxidresorptionsverhaltens einen Kohlenstoffgehalt von 44% bis 48% in der Trockenmasse einbauen. Wie gesagt, dies von einer Pflanze, die sich alle 1 bis 5 Tage verdoppelt. Damit entsteht ein biologischer Kohlenstoffspeicher mit einer hohem Massenpotenzierung durch eine Verdopplung der Biomasse alle 1 bis 5 Tage.
Hierdurch können erhebliche Mengen von Kohlendioxid aufgenommen und gebunden werden, vielmehr als durch jede andere Biomasse. Dies gilt für die Pfanzen-Gattung der Lemnacea.
Ebenso ist diese genannte Biomasse bei Weitem leichter zu handhaben als Algen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und nach Heißverkokung als Kohlenstofffeststoff eingelagert wird. Dadurch entsteht eine erhebliche Kompaktierung, weil nur noch der enthaltene Kohlenstoff eingelagert wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und zusammen mit dem fossilen Energieträger in einem Kohlevergasungsprozess zur Erzeugung von hochbrennbarem Rohgas hohen Druckes mit eingespeist wird.
Aus dem Stand der Technik ist der besagte Kohlevergasungsprozess zum Erhalt von hochbrennbarem Rohgas bei ca 35 Bar Druck bekannt. Dabei können zwei Energiegehalte genutzt werden. Zum einen der hohe Druck, der über eine Gasturbine entspannt wird, und einer nachfolgenden Verbrennung des Gases zur Dampferzeugung und Energienutzung mittels Dampfturbine.
In diesen zweistufigen Energieerzeugungsprozess kann nun die besagte Biomasse mit rückgespeist werden, und gemeinsam mit der eingespeisten Kohle das Rohgas gewonnen werden.
Schon durch die Rückspeisung der aus dem CO₂-Zyklus gewonnen Biomasse kann der Energieerzeugungsprozess im gesetzlich geforderten Rahmen brenstoffseitig durch CO₂-neutrale Biomasse beigefeuert werden.
Durch die gemeinsame Vergasung von Kohle und getrockneter Biomasse der genannten Art, mit hohem Kohlenstoffanteil, wird außerdem eine effiziente Energieerzeugung mit Einsparung bei der Kohlemenge als Primärenergieträger möglich. Außerdem lässt sich die Biomasse so zugleich in das genannte moderne Energieerzeugungsverfahren mit einspeisen, und außerdem in das oben genannte CCS-Verfahren zur Kohlendioxid-Bindung mit einkoppeln.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass als Biomassepflanzen aquatische Pflanzen, wie Lemnacea, und/oder Semikulturpflanzen und/oder Hydrokulturpflanzen und/oder Algen verwendet werden. Auch eine Mischkultur ist möglich.
Weiterhin ist vorteilhaft ausgestaltet, dass Rauchgas aus einer Abgasleitung eines Verbrennungskraftwerkes oder einer Industrieanlage in unveränderter Form oder in durch Gaswäsche aufbereiteter Form in den Biomassereaktor eingespeist wird.
Im Hinblick auf eine Einrichtung der gattungsgemäßen Art besteht der Kern der Erfindung darin, dass der mehrstufige Abtrennvorgang des CO₂ aus dem Abgas/Rauchgas des CO₂-haltigen Restgases oder des abgetrennten CO₂-Gases mit einer Gaszuleitung eines Biomassereaktors derart gekoppelt ist, dass das eingeleitete CO₂-Gas zur CO₂-Düngung aquatischer Pflanzenkulturen dient, welche eine biochemische CO₂-Feststoffbindung vornimmt, derart, dass es zu einer Kombination von in Biomasse gebundenem CO₂ und der Einpumpung des restlichen CO₂ in Erdlagerstätten kommt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biomassereaktor in räumlicher Nähe zu einer Kohlendioxid-Abtrennungseinrichtung und/oder in der Nähe der Einpresstelle (Bohrloch) des CO₂ in die Erdlagerstätte platziert ist. Damit ist es nun möglich, dass diejenige CO₂-Menge, die durch die aquatischen Pflanzenkulturen verstoffwechselt wird, dem Biomassereaktor direkt zuführbar ist.
Für den Fall der Platzierung eines Biomassereaktors oberhalb oder in der Nähe des Bohrloches der Einpressstelle des CO₂ in die Erdlagerstätten, wird die Ausgasung aus derselben sofort und beständig völlig durch den Biomassereaktor resorbiert. Damit ist der dauerhafte Verschluss eines solchen Bohrloches mit Beton völlig überflüssig. Stattdessen kann aber eine Ventileinrichtung am Bohrloch angeordnet sein, so dass die ausgasende CO₂-Menge an die CO₂-Stoffwechselkapazität der Pflanzenkulturen im Biomassereaktor angepasst werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Einrichtung mit einer Ernteeinrichtung versehen ist, welche einen Stoffstrom der Biomasse vom Biomassereaktor bis zur Kohlevergasungseinrichtung bewerkstelligt, und dass in diesem Stoffstrom zugleich Mittel zur gleichzeitigen Trocknung der Biomasse vorgesehen sind. So wird erreicht, dass eine logistisch einfache und energiesparende Rückspeisung erfolgen kann, damit die Gesamt-CO₂-Bilanz optimal bleibt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass vor Einleitung des CO₂ in den Biomassereaktor ein Wasserreservoir vorgesehen ist, in welchem durch Druckeinspeisung CO₂ zwischenspeicherbar ist, und anschließend durch Kaltvernebelung in den Biomasserreaktor einspeisbar ist. Dies kann alternativ zur temporären Einlagerung des CO₂ auch vorgenommen werden. So können auch die anfallenden CO₂-Mengen bis zur Einleitung in den Biomassereaktor sozusagen gepuffert werden. Ein Wasserreservoir kann angelegt sein in Silos, in Kohlegruben oder Seen, die mit Folien abgedeckt sind.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Biomassereaktor eine mobile Einrichtung ist, welche aus fahrbaren oder faltbaren oder aufblasbaren Folienelementen oder -kammern besteht, die gassperrend aber lichtdurchlässig sind.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt:
1: Übersicht der Verfahrensmaßnahmen
2: Einleitung von CO2 ins Erdreich als Zwischenspeicher
3: Entnahme aus Erdlagerstätte per Ventil
1 zeigt die graphische Darstellung der kombinierten Verfahrensmaßnahmen. Im linken Bildteil ist das bekannte Verfahren zur Herstellung von hochbrennbarem Rohgas aus Kohle gemäß CCS dargestellt. Anders als bei der direkten Verbrennung von Kohle wird die Kohle hier so bearbeitet bzw behandelt, dass ein Kohlevergasung erfolgt. Dabei fallen als Gaskomponenten Kohlenmonoxid CO, Wasserstoff H₂, Kohlendioxid CO₂ und Methan CH₄ an.
Dabei erfolgt ein sogenannter CO₂-Shift mit Wasser, indem die Reaktion CO + H₂O -> CO₂ + H₂ abläuft.
Hernach erfolgt die Reinigung von Schwefel und dann die CO₂-Abtrennung und Verdichtung.
Das Rohgas liegt bei einem Druck von 35 Bar vor und kann daher zweistufig energetisch genutzt werden. Zum einem wird das Rohgas zunächst über eine Gasturbine entspannt, und nachfolgend dann verbrannt und die Wärme durch Dampferzeugung genutzt und damit eine Dampfturbine betrieben. Ab initio erfolgt also eine andere Umsetzung der Energie der Kohle. Dabei ist es nun möglich, das anfallende CO₂ effektiv abzutrennen.
Nunmehr wird dann an den Verfahrensstufen „CO₂-Shift” und/oder nach der Schwefelreinigung ein erster und/oder ein zweiter CO₂-Gasabzug vorgenommen. Das in diesem Kohlevergasungprozess anfallende CO₂ wird dann in einen geschlossenen Biomassereaktor eingespeist, der Kulturflächen mit aquatischen Pflanzen enthält. Dabei werden vorzugsweise Lemnacea eingesetzt, die einen erheblich hohen CO₂-Umsatz bei deutlich gesteigertem Wuchs aufweisen. Dort wird das eingespeiste CO₂ dann in Biomasse umgewandelt und damit biochemisch gebunden.
Dabei kann das eingespeiste CO₂ entweder als Gas eingeleitet werden oder in Wasser eingespeist, ggfs auch als Hydrogencarbonat gelöst werden.
Die Nutzung der aquatischen Pflanzen Lemnacea (Wasserlinse) hat den Vorteil, dass es bei dieser Pflanze sowohl eine Assimilationsfläche für CO₂ im Wasser als auch oberhalb der Wasseroberfläche gibt. So kann das CO₂ sowohl als Gas als auch in Wasser gelöst der Pflanze angeboten werden. Bei der Lösung in Wasser ergibt sich der Vorteil, dass das CO₂ langsam ausgast, und der Pflanze so zeitlich moderiert zur Verfügung steht.
So kommt es also zu einer vorteilhaften Kombination des bekannten Verfahrens mit der zumindest teilweise Bindung des CO₂ in Biomasse. Um dem Biomassereaktor weiterhin begünstigende Massenwuchsparamter zur Verfügung zu stellen, können auch die Wärmehaushalte miteinander gekoppelt werden, in der Weise, dass die anfallende Restwärme zur Beheizung des Biomassereaktors mit verwendet wird. Somit kann der Biomassereaktor also auch durch den Winter einfach durch ansonsten nicht mehr nutzbare Abwärme beheizt werden, und die Masseproduktion der Lemnacea geht kontinuierlich auch durch den Winter.
Dies ist ein Variante der Kombination des als CCS-bekannten Verfahrens mit dem Biomassreaktor der genannten Art.
Ein weitere Variante zeigt 2. Dabei wird der Biomassereaktor 2 auf oder in der Nähe der Einspresstelle 4 von CO₂ ins Erdreich 5 angeordnet. Beim bekannten CCS-Verfahren wird das gemäß 1 abgetrennte CO₂ anschließend ins Erdreich gepumpt, und zwar in etwa 700 Meter Tiefe oder mehr. Dabei wird das CO₂ dort in Bodenschichten 5 eingepresst, die das CO₂ halten soll. Zur Sicherheit werden die Bohrlöcher 4 jedoch verschlossen, um eine Rückströmung zu unterbinden. Hierbei kann nun in einer weiteren Ausgestaltung ein Biomassereaktor die Rückströmung von CO₂ anstatt sie zu unterbinden, nutzen, zur stetigen Einspeisung von CO₂ in den Biomassereaktor.
D. h. also mit anderen Worten, dass das aus dem CCS-Verfahren 1 anfallende CO₂ in die Erdlagerstätten gepumpt wird, und dass der dort dann eingepumpte Vorrat an CO₂ sukzessive, zumindest in dem Maß, der wieder nach oben ausgast, genutzt werden kann, um das CO₂ in Biomasse zu binden.
Insofern ist die Erdlagerstätte dann kein dauerhaftes Depot, sondern nur ein Speicher oder Puffer, um große angefallende Mengen an CO₂ zunächst sicher zu deponieren, diese jedoch über längere Zeit wieder zu entnehmen und biologisch fest zu binden.
Durch den hohen CO₂-Umsatz der Lemnacea wird das verstoffwechselte CO₂ somit nicht zum Problemstoff, sondern zum echten Rohstoff.
3 zeigt diese langfristige Variante, bei der das Bohrloch 4 nicht mit Beton vergossen wird, sondern mit einem Ventil, zum dosierten Einlass derjenigen Menge an CO₂, aus dem Erdlager 5 in den Biomassereaktor 2, die beständig von der Lemnacea im Biomassereaktor verstoffwechselt wird, und enorme Wuchsförderung erzielt. Die CO₂ Konzentrationen liegen in solchen Biomassereaktoren 2 bei 5.000 ppm und mehr.
Somit ergeben sich die Varianten, bei denen gemäß 2 der Biomassereaktor 2 schon zur Zeit der Einleitung ins Erdreich mit rückströmendem CO₂ gespeist wird, oder aber gemäß 3, bei der der Biomassereaktor 2 nach erfolgter Einleitung von CO₂ ins Erdreich, das so angelegte CO₂-Depot über längere Zeit nutzt.
Die großen Mengen der so produzierten aquatischen Pflanzen können dabei zumindest teilweise als erneuerbarer, CO₂-neutraler getrockneter Rohstoff der Kohlevergasung mit zugespeist werden, weil der Anteil an Kohlenstoff in der Trockenmasse bei Lemnacea immerhin bei 44 bis 48% liegt. Somit entstehen geschlossen Stoffkreisläufe.
Es kann die produzierte Trockenmasse aber auch heißverkokt und als reiner Kohlenstoff dann in fester, nicht ausgasender Form in alten leeren Bergwerkschächten rückverfüllt werden. Auf diese Weise, würde der Kohlenstoff sogar direkt feststoffgebunden und damit sicher und dauerhaft gebunden vorliegen.
Bezugszeichenliste

1: CCS-Verfahren oder Kraftwerks-Schornstein als CO₂-Quelle
2: Biomassereaktor
3: CO2-Leitung
4: Einpresstelle/Bohrloch
5: Erdreich
6: Ventil
7: Bohrloch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1967249 A1 [0006]
EP 0613856 B1 [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

www.zeroemissionsplatform.eu [0009]

Claims

Verfahren zur Speicherung von CO₂ aus Abgasen oder Rauchgasen, welches von Verbrennungs-, und/oder Produktions- und/oder Energieanlagen abgetrennt wird, und hernach in Erdlagerstätten eingepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bereits im Abtrennvorgang des CO₂ aus dem Abgas/Rauchgas das CO₂-haltige Restgas oder das abgetrennte CO₂-Gas zumindest teilweise in einen Biomassereaktor zur CO₂-Düngung aquatischer Pflanzenkulturen, oder Semikulturen oder Hydrokulturen geführt wird, derart, dass es zu einer Kombination von in Biomasse gebundenem CO₂ und der Einpumpung des restlichen CO₂ in Erdlagerstätten kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisebetrieb von CO₂ in den Biomassereaktor derart an das Verfahren zur CO₂-Abtrennung gekoppelt ist, dass CO₂ entweder nach dem sogenannten CO₂-Shift mit Wasser nach dem Kohlevergasungsverfahren und/oder nach der Schwefelreinigungsstufe entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassereaktor in der Nähe des Bohrloches der Erdlagerstätte zur Einpressung von CO₂ plaziert ist, derart, dass das aus dem Bohrloch stetig entweichende CO₂ direkt dem Biomassereaktor zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassereaktor direkt an oder über dem Bohrloch zur Erdlagerstätte platziert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomasseraktor auch an übrigen aus dem Erdreich CO₂-ausgasenden Stellen, wie stillgelegte Kohlengruben, oder Stellen geologischer CO₂-Entgasung aus dem Erdreich platziert ist, oder in der Nähe starker CO₂-Emittenten, und durch Ansaugvorrichtung aufgenommen und wahlweise der CO₂-Gehalt der angesaugten Luft aufkonzentriert wird, bevor es in den Biomassereaktor eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und eingelagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und nach Heißverkokung als Kohlenstofffeststoff eingelagert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die so gewonnene Biomasse getrocknet und zusammen mit dem fossilen Energieträger in einem Kohlevergasungsprozess zur Erzeugung von hochbrennbarem Rohgases hohen Druckes zusammen mit dem fossilen Energieträger mit eingespeist wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Biomassepflanzen aquatische Pflanzen, wie Lemnacea, und/oder Semikulturpflanzen und/oder Hydrokulturpflanzen und/oder Algen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Rauchgas aus einer Abgasleitung eines Verbrennungskraftwerkes oder eine Industrieanlage in unveränderter Form oder in durch Gaswäsche aufbereiteter Form in den Biomassereaktor eingespeist wird.
Einrichtung zur Speicherung von CO₂ aus Abgasen oder Rauchgasen, welches von Verbrennungs-, und/oder Produktions- und/oder Energieanlagen abgetrennt wird, und hernach in Erdlagerstätten eingepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrstufige Abtrennvorgang des CO₂ aus dem Abgas/Rauchgas des CO₂-haltigen Restgases oder des abgetrennten CO₂-Gases mit einer Gaszuleitung (3) eines Biomassereaktors (2) derart gekoppelt ist, dass das eingeleitete CO₂-Gas zur CO₂-Düngung aquatischer Pflanzenkulturen dient, welche eine biochemische CO₂-Feststoffbindung vornimmt, derart, dass es zu einer Kombination von in Biomasse gebundenem CO₂ und der Einpumpung des restlichen CO₂ in Erdlagerstätten (5) kommt.
Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassereaktor (2) in räumlicher Nähe zu einer Kohlendioxid-Abtrennungseinrichtung und/oder in der Nähe der Einpresstelle (Bohrloch) (4) des CO₂ in die Erdlagerstätte (5) platziert ist.
Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit einer Ernteeinrichtung versehen ist, welche einen Stoffstrom der Biomasse vom Biomassereaktor (2) bis zur Kohlevergasungeinrichtung (1) bewerkstelligt, und dass in diesem Stoffstrom zugleich Mittel zur gleichzeitigen Trocknung der Biomasse vorgesehen sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor Einleitung des CO₂ in den Biomassereaktor (2) ein Wasserreservoir vorgesehen ist, in welchem durch Druckeinspeisung CO₂ zwischenspeicherbar ist, und durch Kaltvernebelung in den Biomasserreaktor (2) einspeisbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Biomassereaktor (2) eine mobile Einrichtung ist, welche aus fahrbaren oder faltbaren oder aufblasbaren Folienelementen oder -kammern besteht, die gassperrend aber lichtdurchlässig sind.