CO₂ aus der Abfallverbrennung könnte künftig als Ausgangsstoff für industrielle Produkte dienen, anstatt in die Atmosphäre zu gelangen. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) bereiten dafür gemeinsam mit Partnern den Einsatz des NECOC-Verfahrens vor, das CO₂ aus Abgasen in industriell nutzbare Produkte umwandelt. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) fördert die Arbeiten mit mehr als fünf Millionen Euro.
An den thermischen Abfallbehandlungsanlagen der EEW-Gruppe entstehen trotz kontinuierlicher Prozessoptimierungen und Effizienzsteigerungen sowohl fossile als auch biogene CO₂-Emissionen. Im Forschungsprojekt NECOC 2.0 (steht für: No Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon) untersucht das KIT nun gemeinsam mit EEW und weiteren Partnern, wie sie CO₂ stattdessen direkt aus den gereinigten Rauchgasen abscheiden und anschließend stofflich nutzen können. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen die Grundlage für die Planung einer großtechnischen Umsetzung bilden.
„Der Umgang mit unvermeidbaren Emissionen ist eine entscheidende Frage sowohl für einen erfolgreichen Klimaschutz als auch für den Wirtschaftsstandort“, sagt Professor Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT. „Mit NECOC 2.0 bringen wir eine am KIT entwickelte Lösung einen entscheidenden Schritt näher an die praktische Umsetzung.“
„Die CO₂-Abscheidung ist für uns ein wesentlicher Baustein für die Zukunft der thermischen Abfallverwertung. Deshalb investieren wir gezielt in Forschung und Entwicklung. Als Verbundkoordinator bringen wir unsere industrielle Erfahrung in das Projekt NECOC 2.0 ein und untersuchen gemeinsam mit unseren Partnern, wie sich CO₂ aus den Rauchgasen abscheiden und als Rohstoff nutzen lässt“, erklärt Timo Poppe, CEO von EEW Energy from Waste.
Aus CO₂ wird ein Wertprodukt
Bei dem am KIT entwickelten NECOC-Verfahren reagiert das abgeschiedene CO₂ zunächst mit Wasserstoff zu Methan. Dieses strömt anschließend durch einen Reaktor mit flüssigem Zinn, wo es in seine Bestandteile Kohlenstoff und Wasserstoff zerfällt. Der Wasserstoff fließt in die Methanisierung zurück, während der Kohlenstoff als feines Pulver anfällt, das fossilen Kohlenstoff in industriellen Anwendungen ersetzen kann. „Wir wollen das CO₂ abscheiden und direkt in einen nutzbaren Rohstoff überführen“, sagt Dr. Benjamin Dietrich vom Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) des KIT, der das NECOC-Verfahren maßgeblich entwickelt hat. „Das Verfahren eröffnet die Perspektive, CO₂-Emissionen aus der thermischen Abfallverwertung zu reduzieren und zugleich Kohlenstoff für industrielle Anwendungen bereitzustellen.“
Von der Forschung zur Pilotanlage
Die einzelnen Verfahrensschritte sind bereits in unterschiedlichen Maßstäben erforscht. In Vorgängerprojekten hatte das KIT die technische Machbarkeit der Umwandlung von CO₂ in festen Kohlenstoff mit dem NECOC-Verfahren demonstriert. Eine 2020 am Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES) im dortigen Karlsruher Flüssigmetalllabor KALLA errichtete Verbundanlage führte die Methanisierung und Methanpyrolyse zusammen und erzeugte aus CO₂ mikrogranularen Kohlenstoff. Seit 2026 laufen zudem die Transferprojekte NECOC-BW (gefördert vom Land Baden-Württemberg) und CO₂DCC (gefördert vom Land Nordrhein-Westfalen), in denen Einsatzkonzepte für das NECOC-Verfahren für große Gusseisenwerke unter jeweils stark standortspezifischen Randbedingungen entwickelt werden.
Mit NECOC 2.0 gehen die Projektpartner nun den nächsten Schritt: Sie wollen die Prozesskette mit CO₂ direkt aus einem realen industriellen Rauchgasstrom erproben und mit einer Abscheidung zu einer durchgängigen Anlage verbinden. Dazu entwickeln sie ein Konzept für den Bau des Gesamtprozesses. Zudem prüfen die Projektbeteiligten, ob sich der gewonnene Kohlenstoff beispielsweise für die Herstellung industrieller Produkte wie Batterieelektroden oder Baustoffe eignet.
Über NECOC 2.0
Am Forschungsprojekt NECOC 2.0 sind das KIT mit dem Institut für Thermische Verfahrenstechnik und dem Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit, EEW sowie das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS beteiligt. EEW untersucht und erprobt die CO₂-Abscheidung an seinem Standort Eschbach; das KIT bearbeitet die Methanisierung und Methanpyrolyse zur Herstellung von festem Kohlenstoff. Die Forschenden vom IKTS des KIT untersuchen die elektrochemische Bindung von CO₂ in Form von Calcium- und Magnesiumcarbonaten. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das Verbundprojekt mit insgesamt mehr als fünf Millionen Euro.
Vom Rauchgas zum Rohstoff Kohlenstoff aus CO₂ der Abfallverbrennung gewinnen