Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS)

Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS)

Was ist Kohlenstoffabscheidung?

Im gesamten Energiesektor gewinnt die Dekarbonisierung von Branchen, in denen die Emissionsminderung besonders schwierig ist, zunehmend an Dynamik. Die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid (CCUS) ist dabei ein wichtiger Faktor. CCUS umfasst die Abscheidung von CO2 aus industriellen Prozessströmen, gefolgt von der Komprimierung, dem Transport und entweder der geologischen Speicherung oder der Umwandlung in wertschöpfende Produkte. 

CCUS-Technologien sind für das Erreichen der Netto-Null-Ziele von entscheidender Bedeutung, da die CO₂-Kompensation es ermöglicht, bestimmte fossile Brennstoffe während der Energiewende weiter zu nutzen. Dieser Ansatz ist besonders relevant für Branchen wie die Zement-, Stahl- und petrochemische Industrie, in denen direkte Emissionen nur schwer zu vermeiden sind; daher müssen diese Branchen alternative Wege finden, um zur Verringerung der Treibhausgase in der Atmosphäre beizutragen.

Der Einsatz von CCUS-Technologien steht allerdings immer noch vor technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen. Die Abscheideleistung, der Energieaufwand für die Lösungsmittelregeneration und die Integration in die bestehende Infrastruktur erfordern eine kontinuierliche Optimierung. 

Die jüngsten Fortschritte bei Sorptionsmaterialien, Membrantechnologien und der Überwachung des Untergrunds beschleunigen die Skalierbarkeit. Darüber hinaus kann die Verknüpfung von CCUS mit der Wasserstoffproduktion und synthetischen Kraftstoffen zu einer umfassenderen Dekarbonisierung des Energiesystems beitragen. Als Teil einer mehrgleisigen Strategie ist CCUS unverzichtbar, um die Klimaziele zu erreichen und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit der Branche zu erhalten.

Die Bedeutung der Materialanalyse

Die Materialcharakterisierung ist für die Optimierung von CCUS-Technologien, von der Entwicklung von Sorptionsmitteln bis hin zur Validierung der geologischen Speicherung, relevant. Eine genaue Analyse von Oberfläche, Porosität, Partikelgröße, Dichte, Pulverfluss, Katalysatoraktivität und Phasenzusammensetzung wirkt sich unmittelbar auf die Abscheideleistung, die Reaktionskinetik und die Langzeitstabilität aus. Malvern Panalytical bietet eine leistungsstarke Kombination aus sich ergänzenden Analyselösungen an, die eine präzise Kontrolle der Materialeigenschaften entlang der gesamten CCUS-Wertschöpfungskette ermöglichen. 

Unser gebündeltes Fachwissen in den Bereichen Gasadsorption und Porosimetrie unterstützt die Entwicklung von hochleistungsfähigen Adsorptionsmedien wie metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs), vielversprechenden kovalenten organischen Gerüsten (COFs) und Membranen, während moderne Geräte für Röntgenbeugung (XRD), Röntgenfluoreszenz (XRF) und Lichtstreuungsanalyse eine optimale strukturelle Integrität sowie die Einhaltung bestimmungsrechtlicher Standards gewährleisten. Zusammen liefern diese Systeme umsetzbare Erkenntnisse, die Innovationen beschleunigen, die Prozesseffizienz steigern und eine fundierte Umweltberichtserstellung ermöglichen, was sie für einen skalierbaren und kosteneffizienten CCUS-Einsatz unverzichtbar macht. 

Indem sie Investoren und Entwicklern gleichermaßen die erforderliche analytische Verlässlichkeit liefern, tragen diese Lösungen zudem dazu bei, Risiken zu minimieren und finanzierbare CCUS-Projekte zu validieren, wodurch sichergestellt wird, dass die Technologien für die kommerzielle Skalierung und den langfristigen betrieblichen Erfolg geeignet sind. Indem sie die von Entwicklern, EPC-Unternehmen und Investoren benötigten verlässlichen Leistungsnachweise bereitstellen, tragen diese Lösungen dazu bei, technische Risiken zu minimieren, die langfristige Betriebsfähigkeit zu bestätigen und die Entwicklung bankfähiger CCUS-Projekte für die kommerzielle Skalierung zu unterstützen. 

Materialanalysetechnologien

Gasadsorption

Profitieren Sie von Materialerkenntnissen mit präziser Gasadsorptionsanalys...
Gasadsorption

Malvern PANalytical-Lösungen für die CCUS-Optimierung: Wichtige Adsorptionsmittel, Membranen und Katalysatorinstrumente

Malvern Panalytical ist führend bei Innovationen im Bereich der Materialcharakterisierung und bietet modernste Instrumente an, die den komplexen Anforderungen bei der Analyse von Adsorptionsmitteln, Membranen und Katalysatoren für die Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) gerecht werden.

Forschungslabore, Prozessentwickler und industrielle Hersteller weltweit vertrauen auf unsere Lösungen, um schnelle und präzise Einblicke in das Materialverhalten zu erzielen. Diese Erkenntnisse ermöglichen es den Teams, fundierte Entscheidungen zu treffen, die die Abscheidungseffizienz, die Trennungsselektivität und die langfristige Materialbeständigkeit in CCUS-Arbeitsabläufen verbessern und gleichzeitig überzeugende Lösungen zu bieten, um Risiken zu minimieren und bankfähige Projekte für den kommerziellen Einsatz zu validieren.

Unser umfassendes Portfolio an Geräten für Adsorption, Porosimetrie und Kapillarfluss-Porometrie sorgt für eine genaue Charakterisierung der Oberflächen, der Porenstruktur, des Gassorptionsverhaltens und der Membrantransporteigenschaften. Diese Suite von Tools unterstützt Materialinnovationen in den Bereichen Entwicklung und Qualitätskontrolle und hilft Unternehmen dabei, ihre Prozesseffizienz zu optimieren, die Zuverlässigkeit zu verbessern und die Betriebskosten zu senken.

Zu unserem Produktangebot gehören der 3Flex für die hochauflösende Adsorptionsanalyse sowie die Analyse von Mikro- und Mesoporen, der BreakThrough Analyzer (BTA) zur Bestimmung der dynamischen Gastrennleistung unter Prozessbedingungen, der AutoPore V zur erweiterten Bestimmung der Porenstruktur und der AccuPore zur Charakterisierung der Durchgangsporen von Membranen und porösen Folien. Zusammen stellen diese Instrumente eine umfassende Lösung dar, um zu verstehen, wie sich poröse Materialien und Membranen in realistischen CCUS-Umgebungen verhalten.

Mit Malvern Panalytical haben Kunden einen vertrauenswürdigen Partner, der sich der Beschleunigung von Materialinnovationen im Bereich CCUS verschrieben hat und es ihnen erleichtert, Leistungsziele zu erreichen, eine gleichbleibende Produktionsqualität zu gewährleisten und zuverlässige, kosteneffiziente Technologien zur Kohlenstoffabscheidung bereitzustellen.

Geräte für die Adsorptionsmittel- und Membrananalyse

3Flex

Der 3Flex liefert hochauflösende Physisorptions- und Chemisorptionsdaten, die für die Entwicklung von Adsorptionsmitteln der nächsten Generation unerlässlich sind.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Messung von Oberfläche, Porengröße und Porenvolumen
  • Verständnis der Prozessökonomie anhand der isosteren Adsorptionswärme
  • Optimieren der Porengröße zur Verbesserung der Aufnahmekapazität
  • Vorhersage der Selektivität von Gasgemischen mithilfe der Ideal Adsorption Solution Theory (IAST)

[3Flex CCUS graph complete pore size distribution using dual nldft for activated carbon.png] 3Flex CCUS graph complete pore size distribution using dual nldft for activated carbon.png

BreakThrough Analyzer (BTA)

Der BTA liefert eine präzise Bewertung von Adsorptionsmitteln und Membranen unter realistischen Bedingungen der Gasabscheidung.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Durchführung von Lebensdauer- und Zyklusversuchen zur Identifizierung der widerstandsfähigsten Materialien
  • Bewertung der kinetischen Leistung von Adsorptionsmitteln
  • Untersuchung der Auswirkungen der Luftfeuchtigkeit auf die kompetitive Adsorption von CO₂ und N₂

[Breaktrhough Analyzer CCUS graph CO2 breakthrough curves sia loaded with PEI.png] Breaktrhough Analyzer CCUS graph CO2 breakthrough curves sia loaded with PEI.png

AutoPore V

AutoPore V bietet unvergleichliche Einblicke in die Porenstruktur, die für die Optimierung des Diffusions- und Adsorptionsverhaltens entscheidend sind.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Detaillierte Charakterisierung der Porengröße zum Verständnis des Massentransports
  • Analyse der Porengrößenverteilung, des Gesamtporenvolumens, der Porosität in Prozent, der Partikelgröße und der Gesamtoberfläche
  • Gewährleistung von Konsistenz und Reproduzierbarkeit bei der Herstellung von Adsorptionsmitteln

[AutoPore V CCUS graph NaY zeolite cumulative intrusion vs pore size.png] AutoPore V CCUS graph NaY zeolite cumulative intrusion vs pore size.png

AccuPore

AccuPore ermöglicht die präzise Messung der Eigenschaften von Durchgangsporen, die für einen effizienten Ionen- und Gastransport unerlässlich sind.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Blasenbildungspunktmessung zur Bestimmung der größten Pore
  • Optimierung der Membranleistung mittels Porengrößenverteilung
  • Bestimmung der Pore mit mittlerem Durchfluss und der kleinsten Pore
  • Analyse der vollständigen Porengrößenverteilung

[AccuPore - Micromeritics - increase-pressure-graphic.jpg] AccuPore - Micromeritics - increase-pressure-graphic.jpg

Micromeritics AccuPore

Die einfachste, genaueste und vielseitigste Messung der Durchlässigkeit
Micromeritics AccuPore

Katalysatorlösungen

3Flex

Physisorption und statische/dynamische Chemisorption zur Charakterisierung von Katalysatoren und Trägern.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Untersuchung der Auswirkungen von Mehrmetallkatalysatoren auf die Aktivierung und Adsorption aktiver Spezies
  • Auswahl von Katalysatoren mit höherer Durchsatzfrequenz
  • Untersuchung des Einflusses der Adsorptionswärme

[Carbon capture industry - 3flex graph interactions of h2 on supported ni catalyst.png] Carbon capture industry - 3flex graph interactions of h2 on supported ni catalyst.png

Autochem III/ChemiSorb Auto

Dynamische Chemisorptionsverfahren zur Charakterisierung aktiver Zentren in katalytischen Materialien.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Optimierung der Adsorption und Dissoziation von H₂/O₂ an Elektrolyseelektroden
  • Feststellung, ob bei Reaktionsbedingungen eine Desorption stattfindet
  • Messung und Quantifizierung von Säure- oder Basenpositionen zur Optimierung von Reaktivität und Selektivität

[Carbon capture industry - Autochem graph deconvolution co2 desorbed by CaO MgO.jpg] Carbon capture industry - Autochem graph deconvolution co2 desorbed by CaO MgO.jpg

ICCS-Katalysator-Charakterisierung

In-situ-Charakterisierung von Katalysatoren unter realen Reaktionsbedingungen.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Verständnis der Veränderungen der Katalysatorleistung über längere Zeiträume
  • Bestimmung von Deaktivierungsmechanismen zur Maximierung der Katalysatorlebensdauer
  • Überwachung von Veränderungen bei aktiven Stellen, Oxidationszustand, Metalldispersion und Desorptionsverhalten

[Carbon capture industry - ICCS graph - pressure impact on reduction temperature cu oxide catalyst.png] Carbon capture industry - ICCS graph - pressure impact on reduction temperature cu oxide catalyst.png

Durchflussreaktor

Tischreaktor zur Optimierung der Katalysatorleistung.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Verständnis der Reaktionskinetik zur Optimierung von Parametern und Umwandlungsgrad
  • Messung von Selektivität, Wirkungsgrad und Katalysatorlebensdauer
  • Untersuchung von Reaktionen, die einen Flüssigkeits-/Gasabscheider unter Druck und bei bestimmten Temperaturen erfordern

[Carbon capture industry - Flow Reactor graph - reduction of co2 in the sabatier reaction.png] Carbon capture industry - Flow Reactor graph - reduction of co2 in the sabatier reaction.png

Mastersizer 3000+

Erstklassige Laserbeugung für die Partikelgrößenanalyse von Katalysatoren.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Bestimmung der spezifischen Oberfläche, ergänzend zu BET
  • Messungen des Katalysatorverschleißes durch Drucktitration
  • Analyse der Partikelgrößenverteilung
  • Optimierung der Rheologie und Kompressibilität bei der abschließenden Pulverformung

[Carbon capture industry - Mastersizer graph - laser diffraction.png] Carbon capture industry - Mastersizer graph - laser diffraction.png

Zetasizer

Lichtstreuung zur Bestimmung der Größe und des Zetapotenzials von Nanopartikeln.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Bestimmung der optimalen Partikelgröße für die katalytische Aktivität oder die Oberfläche
  • Bewertung der Agglomeration anhand von Messungen des Zetapotenzials

Aeris/Empyrean

Hochauflösende XRD zur schnellen Phasencharakterisierung.

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Automatisierte Quantifizierung von Katalysatorphasen (z. B. γ-Aluminiumoxid, Zeolithe)
  • Aufschluss über Adsorptionsstellen durch Kristallphasenanalyse
  • Bestimmung der Kristallisationsendpunkte während der Herstellung
  • Kombination von Phasendaten mit RFA zur Ermittlung der Elementverteilung
  • Durchführung von Streifeneinfallmessungen für Oberflächenschichten und Beschichtungen
  • Durchführung von XRD-Messungen mit kleinem Winkelbereich zur Untersuchung mikroporöser Materialien

[Carbon capture industry - Empyrean graphs - in situ xrd diffractogram of MOF.png] Carbon capture industry - Empyrean graphs - in situ xrd diffractogram of MOF.png

Epsilon 4/Zetium

XRF zur Kontrolle der Elementzusammensetzung und der Katalysatorbelastung

Zu den wichtigsten Funktionen gehören:

  • Einfache Analyse des ppm-Gehalts von Seltenen Erden und Platinmetallen
  • Langlebige Kalibrierungen für zuverlässige Routineanalysen
  • Zusätzlicher Nachweis von Haliden (Cl, Br, I)

Mastersizer Serie

Die weltweit beliebtesten Partikelgrößenanalysatoren
Mastersizer Serie

Aeris

Die Zukunft ist kompakt
Aeris

Vorteile der Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung mit Malvern Panalytical

Die Abscheidung, Nutzung und Speicherung von Kohlendioxid (CCUS) ist für die Reduzierung von Emissionen und den Aufbau einer nachhaltigeren Zukunft von entscheidender Bedeutung. Ihr Erfolg hängt von fortschrittlichen Materialien und einer zuverlässigen Überwachung ab. Genau hier machen die Geräte von Malvern Panalytical den entscheidenden Unterschied aus und tragen dazu bei, dass CCUS effektiver, zuverlässiger und skalierbarer wird.

CCUS ist auf fortschrittliche Materialien angewiesen, die Hochleistungsadsorbentien, selektive Membranen und langlebige Katalysatoren einschließen, die auch unter rauen Bedingungen stabil bleiben. Malvern Panalytical liefert ein innovatives und umfassendes Instrumentarium für die Entwicklung von CCUS-Technologien, das von Tischgeräten für die schnelle Qualitätskontrolle bis hin zu fortschrittlichen Mehrzweckplattformen für die Spitzenforschung reicht. Unsere Geräte liefern erstklassige analytische Erkenntnisse, die zur Optimierung der Prozesse beitragen, mit denen CO₂ in nützliche Produkte umgewandelt wird, und unterstützen so die gesamte CCUS-Wertschöpfungskette.

Mit Malvern Panalytical können Sie CCUS-Projekte schneller voranbringen, sicherer durchführen und einen höheren Mehrwert erzielen. Mit Malvern Panalytical können Sie CCUS-Projekte schneller voranbringen, sicherer durchführen und einen höheren Mehrwert erzielen. Mittels hochwertiger Marktanalysen unterstützen wir Unternehmen dabei, Innovationen voranzubringen und investitionsreife, finanzierbare Projekte zu entwickeln, die einen wesentlichen Beitrag zu den globalen Nachhaltigkeitszielen leisten.

Nützliche Informationsquellen