„Elektrochemisches CO2-Absorptionssystem“ – Forscher des MIT machen kurzen Prozess mit Lebens-Molekül CO2

Ein „Elektrochemisches CO2-Absorptionssystem“, dass technisch in der Lage ist, das CO2-Molekül aus JEDER Konzentration der Atmosphäre herauszufiltern, einschließlich der ca. 400 ppm (parts per million) momentaner Konzentration unserer Atemluft, kann unmöglich mit der bisher angewandten Methode sogenannter „CO2-Abscheidung“ verglichen werden!

Der Zweck konventioneller CO2-Abscheidung (z. B. in Kraftwerken) ist bekannt und im Grunde eine vernünftige Lösung um Emissionen zu verringern.

Zu welchem Zweck aber soll ein System Verwendung finden, dass technisch ohne Probleme in der Lage ist, kleinste mengen CO2 aus der Umgebungsluft zu filtern?

( Alpha Rocking )


Herzlich willkommen zum heutigen Artikel, sehr geschätzte Leserinnen & Leser meines Blogs. Eigentlich hatte kaum mehr ein Interesse mich am Thema des sogenannten „Klimawandels“ ein ums andere Mal abzuarbeiten. Dazu habe ich genug geschrieben, argumentiert, mich informiert. 

„Nur“ um zu dem Schluss zu gelangen, dass dieses Thema die eigentlichen Probleme der Menschheit im Umgang mit der Mit-, Tier-, Pflanzen & Umwelt gar nicht aufgreift, noch weniger benennt und schon gar nicht geeignet ist, auf diese Weise etwas am Verhalten der Menschheit zu ändern. 

Erst recht nicht, wenn mittels Verbots-Mentalität gegenüber der Bevölkerung(en) rund um den Planeten von „oben“ diktiert wird, was passieren soll, während die Weltwirtschaftliche Infrastruktur im Hintergrund – angefangen beim Gewinnen der Rohstoffe bis hin zum kleinsten Produktionsprozess – davon unberührt bleiben, und der ganze Apparat in keinster Weise der Gestalt umstrukturiert wird, sodass er eines Tages Kreislauf kompatibel würde. 

Immerhin wäre mittels Rohstoff- Kreislauf kompatibler Infrastruktur die menschliche Gier nach immer mehr Rohstoffen, der Zerstörung der Mit-, Tier-, Pflanzen & Umwelt, verbunden mit der maßlosen Gier nach immer mehr Profiten – kurz: Das derzeitige Weltwirtschafts-paradigma Unendlichen Wachstums in einer Welt endlicher Ressourcen – das Fundament genommen und damit der Weg frei, sich Überflüssig zu machen.

Tja … würde, wäre, hätte, die Geschichte; Fahrradkette … nicht wahr?

Na ja gut … bis es Mal so weit ist, dauert es Anscheinend noch. Und wie es so vor sich hin dauert, bleibt man ja dennoch aufmerksam und verfolgt die Geschehnisse Planetarer, menschlicher Aktivitäten und vor allem: menschlichen Erfindungsreichtums!

Und so wurde erst kürzlich im Oktober (2019) über eine Arbeit zweier MIT-Ingenieure (Massachusetts Institute of Technology) berichtet, die einen neuen Weg entwickelten, um Kohlendioxid aus der „Luft“ zu entfernen. An sich nichts besonders, denn ähnliches findet seit einiger Zeit zur Reduzierung von Emissionen in einer Vielzahl von Kraftwerken Anwendung – genannt: CO2-Abscheider.

Was die Herren Sahag Voskian, der diese Arbeit während seiner Doktorarbeit – und T. Alan Hatton, dem Ralph Landau Professor für Chemieingenieurwesen allerdings entwickelt haben, stellt eine andere Liga dar, als die bisher verwendete, konventionelle Technik zur CO2-Abscheidung. Und warum das so ist, das sehen wir uns nun einmal genauer an …


}}} MIT-Ingenieure entwickeln einen neuen Weg, um Kohlendioxid aus der Luft zu entfernen {{{

[Quellenangaben zum Ende des Artikels verlinkt]

Eine neue Methode zur Entfernung von Kohlendioxid aus einem Luftstrom könnte ein wichtiges Instrument im Kampf gegen den Klimawandel sein. Das neue System kann das Gas in nahezu jeder Konzentration bearbeiten, bis hinunter zu den derzeit rund 400 Teilen pro Million in der Atmosphäre.

Die meisten Methoden zur Entfernung von Kohlendioxid aus einem Gasstrom erfordern höhere Konzentrationen, wie sie beispielsweise in den Rauchgasemissionen von Kraftwerken auf Basis fossiler Brennstoffe vorkommen. Es wurden einige Varianten entwickelt, die mit den niedrigen Konzentrationen in der Luft arbeiten können, aber die neue Methode ist deutlich weniger energieintensiv und teuer, sagen die Forscher.

Bildquelle: wattsupwiththat.com

Die Technik, die auf der Weitergabe von Luft durch einen Stapel geladener elektrochemischer Platten basiert, wird in einem neuen Beitrag in der Zeitschrift Energy and Environmental Science beschrieben, von MIT Postdoc Sahag Voskian, der die Arbeit während seiner Doktorarbeit entwickelte, und T. Alan Hatton, dem Ralph Landau Professor für Chemieingenieurwesen.

Das Gerät ist im Wesentlichen eine große, spezialisierte Batterie, die Kohlendioxid aus der Luft (oder einem anderen Gasstrom) absorbiert, die über ihre Elektroden fließt, während sie aufgeladen wird, und dann das Gas freisetzt, während es entladen wird. Im Betrieb würde das Gerät einfach zwischen Be- und Entladen wechseln, wobei während des Ladezyklus Frischluft oder Speisegas durch das System geblasen wird und dann das reine, konzentrierte Kohlendioxid während des Entladevorgangs ausgeblasen wird.

Während sich die Batterie auflädt, findet eine elektrochemische Reaktion an der Oberfläche eines jeden Elektrodenstapels statt. Diese sind mit einer Verbindung namens Polyanthrachinon beschichtet, die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen zusammengesetzt ist. Die Elektroden haben eine natürliche Affinität zu Kohlendioxid und reagieren leicht mit ihren Molekülen im Luftstrom oder Einsatzgas, auch wenn sie in sehr niedrigen Konzentrationen vorliegen.

Die umgekehrte Reaktion findet statt, wenn die Batterie entladen wird – wobei das Gerät einen Teil der für das gesamte System benötigten Energie bereitstellen kann – und dabei einen Strom von reinem Kohlendioxid ausscheidet. Das gesamte System arbeitet bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck.

„Der größte Vorteil dieser Technologie gegenüber den meisten anderen Technologien zur Kohlendioxidabscheidung oder -absorption ist die binäre Natur der Affinität des Adsorbens zu Kohlendioxid“, erklärt Voskian. Mit anderen Worten, das Elektrodenmaterial hat naturgemäß „entweder eine hohe oder gar keine Affinität“, je nach Lade- oder Entladezustand der Batterie. Andere Reaktionen, die zur CO2-Abscheidung verwendet werden, erfordern chemische Zwischenverarbeitungsschritte oder den Einsatz signifikanter Energie wie Wärme oder Druckdifferenzen.

„Diese binäre Affinität ermöglicht die Abscheidung von Kohlendioxid aus jeder Konzentration, einschließlich 400 Teilen pro Million, und ermöglicht seine Freisetzung in jeden Trägerstrom, einschließlich 100 Prozent CO2“, sagt Voskian. Das heißt, da jedes Gas durch den Stapel dieser flachen elektrochemischen Zellen strömt, wird während des Freigabeschrittes das abgefangene Kohlendioxid mitgerissen.


Zwischenfrage: Haben Sie schon eine Vorstellung, auf was für einem Level dieses System rangiert??? Um es nochmal kurz zusammenzufassen: Das ganze System funktioniert de facto analog der Methode zum Laden von Akkus. Mit dem ersten Schritt (dem „Laden“) wird der gewünschte Luftstrom ins System geleitet, während dessen die CO2-Moleküle „hängen“ bleiben und mit dem zweiten Schritt (dem „Entladen“) separiert von der eingeleiteten Luft, abgefischt werden können.

Sahag Voskian: Electro-swing adsorption for high efficiency carbon capture – 10/2019

Was das System noch leisten soll und was die Forscher des MIT neben dem System selbst, noch vorhaben bzw. bereits Umgesetzt haben, folgt jetzt:

Durch das Hin- und Herwechseln kann das System das Gas immer sowohl erfassen als auch abführen. Im Labor hat das Team bewiesen, dass das System mindestens 7.000 Lade-/Entladezyklen aushält, mit einem Effizienzverlust von 30 Prozent über diesen Zeitraum. Die Forscher schätzen, dass sie das auf 20.000 bis 50.000 Zyklen leicht verbessern können.

Die Elektroden selbst können mit den üblichen chemischen Verarbeitungsmethoden hergestellt werden. Während dies heute im Labor geschieht, kann es so angepasst werden, dass es letztendlich in großen Mengen durch einen Rolle-zu-Rolle-Herstellungsprozess ähnlich einer Zeitungsdruckmaschine hergestellt werden kann, sagt Voskian.

„Wir haben sehr kostengünstige Techniken entwickelt“, sagt er und schätzt, dass sie für etwa zehn Dollar pro Quadratmeter Elektrode hergestellt werden könnten.

Im Vergleich zu anderen bestehenden CO2-Abscheidungstechnologien ist dieses System sehr energieeffizient und verbraucht etwa ein Gigajoule Energie pro Tonne abgefangenem Kohlendioxid. Andere bestehende Methoden haben einen Energieverbrauch, der zwischen 1 und 10 Gigajoule pro Tonne variiert, abhängig von der Kohlendioxidkonzentration im Einlass, sagt Voskian.

Und natürlich, kommt wie so oft, das „Beste“ zum Schluss:

Die Forscher haben eine Firma namens Verdox gegründet, um das Verfahren zu kommerzialisieren, und hoffen, in den nächsten Jahren eine Pilotanlage zu entwickeln, sagt er. Und das System ist sehr einfach zu skalieren, sagt er:

„Wenn Sie mehr Kapazität wollen, müssen Sie nur mehr Elektroden herstellen.“


Das bedeutet, dass dieses System beliebig erweiterbar ist. Je mehr CO2 Sie, als potenzieller Endkunde, glauben von was o. von wo auch immer entziehen zu wollen, ob aus der Emission von Kraftwerken oder der Umgebungsluft, um so mehr Systeme klemmen Sie hintereinander, und desto effektiver & größer wird Ihre Ausbeute.

Gegen gute & leistungsstarke Systeme zur Reduktion von schädlichen Emissionen ist generell nichts einzuwenden. Immerhin sollen sie dazu dienen, unser aller Atemluft möglichst frei von Schadstoffen zu halten. Allerdings wird z. B. bei Kraftwerken nicht ausschließlich CO2 Emittiert, sondern ein ganzer Cocktail weiterer Gase, für die besser auch Mal eine Lösung entwickelt werden sollte. Lösungen & Methoden, wie eben jene schädlichen Gase möglichst effektiv separiert und eingefangen werden können.

Nebenbei sei auch erwähnt, dass die oben genannten Forscher selbst vorgeschlagen haben, dass das mittels ihrer Neuentwicklung entzogene & separierte Spurengas CO2 doch in Gewächshäusern zum besseren Pflanzenwachstum eingesetzt werden könnte. Man kann also davon ausgehen, dass ihnen die Bedeutung des Lebens-Moleküls CO2 für die Pflanzenwelt bekannt sein dürfte.

Der Umwelt im Ganzen „überflüssiges“ CO2 entziehen wollen, um es dann in Gewächshäusern als zusätzlichen Pflanzen-Booster zu verwenden, ja also diese Art von Idee begleitet schon fast ein pathologischer Beigeschmack … !

Zum Glück haben Pflanzen keine Geldbörse oder ein Einkommen! Man würde wohl nicht lange zögern, auch der Pflanzenwelt das lebensnotwendige CO2 erst wegzunehmen um es dann portioniert zum kauf anzubieten. Wobei CO2 aus der Atmosphäre zu rauben nicht viel freundlicher ist. Mit uns Menschen ist man da schon ein bisschen weiter: Unsere Atemluft ziert ja längst ein Preisschild in Form der CO2-Steuer. Ja … soviel Sarkasmus erlaube ich mir dann schon.

Und um auf die eingangs von mir formulierte Frage zurückzukommen:

Wozu ist es nötig, ein solches System technisch so auszurichten, dass es ohne weiteres in der Lage ist, die verhältnismäßig geringe CO2-Konzentration unserer Atemluft herauszufiltern, wenn die Konsequenzen dieses Wahnsinns, doch folgende wären:

„Wer aus Angst vor der Klimakatastrophe sich bemüht, die Atmosphäre von allem „Überflüssigen“ CO2 zu befreien, würde folglich ein gigantisches, ökologisches Selbstmordprogramm in Gang setzen. Bei den zuerst die Pflanzen als die Primärproduzenten sterben würden und dann die Tiere und schließlich die Menschen als Konsumenten.“

? ? ?


Man kann nur hoffen, dass den Wissenschaftlern und allen weiteren Beteiligten noch Mal bewusst wird, zu was ihre neu entwickelte Technik fähig wäre, sollte sie neben einer Ergänzung als CO2-Abscheider-System zweckentfremdet verwendet werden. Mehr ist dazu nicht zu sagen.

Quellenangaben:


© Alpha Rocking

PS:

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