Der Klimawandel gilt gemeinhin als eines der größten Probleme, die die Menschheit im 21. Jahrhundert zu lösen hat. Jedes Jahr treffen sich die Staats- und Regierungschefs der Welt auf der UN-Klimakonferenz, um dieses globale Problem anzugehen. Gleichzeitig warnen Wissenschaftler, dass die Fortschritte zu langsam sind, um den Temperaturanstieg über den kritischen Wert von 1,5-2,0 °C hinaus zu stoppen. Selbst in einer vollständig nachhaltigen Energiewirtschaft werden einige Prozesse die Verbrennung fossiler Brennstoffe erfordern. Daher werden Technologien, die einen negativen CO2-Fußabdruck ermöglichen, ein Eckpfeiler einer Kreislaufwirtschaft sein. Es stellt sich die Frage: Können wir das emittierte Kohlendioxid auf irgendeine Weise auffangen? Nun, die einfache Antwort lautet: Ja! Aber das bringt Herausforderungen mit sich.

Die Idee geht bereits auf die 1970er Jahre zurück. Das in einem Gas enthaltene CO2 kann an verschiedene Materialien und Lösungen adsorbiert werden, die anschließend unterirdisch gelagert oder in verschiedenen industriellen Prozessen weiterverwendet werden können. Im Allgemeinen sind zwei Strategien zu unterscheiden: Carbon Capture and Storage (CCS) sowie Direct Air Capture (DAC). CCS zielt darauf ab, Emissionen direkt an der Emissionsquelle, d. h. in fossilen Kraftwerken, abzuscheiden. Ein CO2-Wäscher filtert etwa 90 % des CO2 aus dem Abgas, und die derzeitige Hauptlösung besteht darin, das CO2 anschließend in geologische Formationen zu pumpen, die etwa 1 km unter der Erde liegen, um es zu speichern. Neuere Entwicklungen zielen darauf ab, das CO2 weiterzuverarbeiten, indem es entweder Industrien zur Verfügung gestellt wird, die CO2 für ihre Produktionsprozesse benötigen, oder indem das CO2 weiter in Kohlenstoff und Sauerstoff aufgespalten wird, wobei der Schwerpunkt auf der Herstellung hochwertiger Kohlenstoffprodukte wie Graphen, Ruß oder anderen gefragten Kohlenstoffprodukten liegt.

Warum tun wir es nicht gleich, wenn es so einfach ist? Abgesehen von den Kosten und Energieverlusten, die durch die Filterung entstehen, argumentieren Gegner der Technologie, dass CCS die Installation echter erneuerbarer Energien verlangsamen wird, indem sie fossil befeuerte Kraftwerke länger am Leben erhält.

Direct Air Capture verfolgt einen anderen Ansatz. Es zielt darauf ab, den Kohlendioxidgehalt der Umgebungsluft zu verringern, d. h. DAC fängt bereits freigesetzte CO2-Emissionen auf. Der Grundgedanke ist derselbe wie oben. Die Umgebungsluft wird durch spezielle Adsorptionsfilter geleitet, um das CO2 aufzufangen und zu entfernen. Die Herausforderung besteht darin, dass die Umgebungsluft etwa 1000 Mal weniger Kohlendioxid enthält als die Abgase eines Kraftwerks für fossile Brennstoffe. Das bedeutet, dass viel mehr Luft durch den Filter geleitet werden muss, um die gleiche Menge an CO2 abzuscheiden wie bei CCS. Wenn das System voll ausgelastet ist, muss es geschlossen werden, um die Regeneration der Filter und die Entfernung des CO2 zu ermöglichen. Dies erfordert die Installation von sehr großen Vakuumsystemen und ihrer unterstützenden Peripherie.

VAT liefert die größten Vakuum-Isolationstüren

VAT hat eine lange Tradition in der Lieferung von unkonventionellen Vakuumsystemen für spezielle Anwendungen. Die junge DAC-Industrie hat das wertvolle Know-how von VAT von Anfang an erkannt und sich darauf verlassen. "Die Herausforderung bei großen Vakuumsystemen sind immer die Ventile", erklärt Theresa Thang, Business Development Manager bei VAT. "Die Anforderungen sind vergleichbar mit der Tür Ihres Hauses. Einerseits soll sie groß genug sein, um auch die nächste große Couch bequem hineinzubekommen. Auf der anderen Seite möchte man auch heimtückische Einbrecher abhalten. Und trotzdem soll sie nicht so schwer sein, dass Ihre Kinder sie noch öffnen können. Unsere DAC-Kunden stehen vor der gleichen Herausforderung." Die Isolationstüren sollten so groß wie möglich sein, um im Normalbetrieb einen hohen Luftstrom zu erhalten. Sie sollten leicht zu öffnen und zu schließen sein und möglichst wenig Energie verbrauchen. Während der thermischen Regeneration der Adsorptionsfilter werden die Isolationstüren geschlossen, um das Filtersystem abzudichten und sicherzustellen, dass das CO2 nicht wieder in die Atmosphäre abgegeben wird. Um eine optimale Abdichtung zu gewährleisten, sollte die Dichtungsfläche so klein wie möglich und die Druckdifferenz relativ hoch sein, wodurch eine erhebliche Druckbelastung auf die Tür ausgeübt wird.

Eine der Lösungen von VAT zur Bewältigung dieser Herausforderungen ist die 06.6 Gross-Transferventil/Tür- Baureihe. Sie wurde ursprünglich als Schlitzventil für die Halbleiterindustrie entwickelt, um den Transfer von dünnen Großbildschirmen für Fernseher von einem Produktionsschritt zum anderen zu ermöglichen. Mit den neuen Anforderungen der DAC-Industrie, so viel Luftvolumen wie möglich durch die Tür zu bekommen, hat VAT nun seinen Durchmesser von 3 m auf 8 m sowie die Öffnungshöhe erweitert. Die mehr breite als hohe Form der Öffnung wurde beibehalten, verglichen z.B. mit einer vollständig runden oder quadratischen Öffnung, da die Schließ- und Öffnungszeit, der Energieverbrauch sowie der Platzbedarf (inkl. Antrieb) bei diesem Design geringer sind. "Unsere Ingenieure mussten ihre ganze Erfahrung und ihr Know-how einbringen, um dies zu ermöglichen. Die Veränderung ist nicht nur mechanisch, sondern geht mit erheblichen Herausforderungen hinsichtlich des Gewichts und des zuverlässigen Schließens über den gesamten Umfang der Ventiltürdichtung einher", erinnert sich Theresa Thang. "Aber unsere Ingenieure haben viel Erfahrung darin, die optimale Lösung für die speziellen Anwendungsfälle zu finden."

VAT als technologischer Wegbereiter

Die DAC-Technologie steckt noch in den Kinderschuhen und ist bisher keine wirkliche Alternative zur direkten Reduzierung der Kohlenstoffemissionen. Aber sie ist eine Investition in die Zukunft. VAT hat schon immer mit Technologiepartnern zusammengearbeitet, die ihrer Zeit voraus sind, wenn es um Vakuumisolierung und -steuerung geht. Dies unterstreicht den Anspruch von VAT, seine Position als Technologieführer im Bereich der Vakuumventil- und Systemlösungen zu behaupten. "Unsere aktuellen Entwicklungen zielen auf eine verbesserte Energieeffizienz bei der Ventilbetätigung. Wir wollen die Technologie vorantreiben und sind daher stolz darauf, ein integraler Bestandteil dieser jungen und dynamischen DAC-Industrie zu sein, die den Weg zur Umkehrung der CO2-Emissionen in der Zukunft ebnet", erklärt Theresa Thang.