Um die Erwärmung des Erdklimas auf 1,5 bis 2°C zu beschränken und die negativen Auswirkungen des Klimawandels zumindest abzumildern, wurde mit dem europäischen Klimagesetz 2021 das Ziel einer Reduktion der anthropogenen Treibhausgasemissionen auf den Nettowert Null bis zum Jahre 2050 gesetzlich verankert. Ein wesentlicher Beitrag zu diesem Ziel muss bei fossil befeuerten Kraftwerken erbracht werden, die zu den größten Punktquellen von CO2 zählen. Dazu sind mindestens kurz- und mittelfristig Maßnahmen zur Rückhaltung und Speicherung des bei diesen Verbrennungsprozessen entstehenden CO2 notwendig.
Das technisch am weitesten fortgeschrittene Verfahren zur Rückhaltung dieses CO2 ist ein Aminwäscheprozess zur nachgeschalteten Abscheidung aus dem Rauchgas. Dieser Bedarf für eine flächendeckende Anwendung jedoch weiterer Optimierung, insbesondere hinsichtlich der CO2-Vermeidungskosten. Dazu kann der bislang wenig untersuchte Einsatz eines Sprühwäschers für den Absorptionsprozess anstelle einer Packungskolonne aufgrund der geringeren Investitions- und Betriebskosten und weiterer verfahrenstechnischer Vorteile einen wesentlichen Beitrag leisten.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Geschwindigkeit der Absorption von CO2 durch einzelne fallende Absorptionsmitteltropfen in einem eigens entwickelten Versuchsaufbau messtechnisch untersucht. Durch Variation der relevanten Prozessparameter wie CO2-Partialdruck, Beladung des Absorptionsmittels und Tropfengröße werden damit für verschiedene Absorptionsmittel Daten gewonnen, die eine überschlägige Dimensionierung eines Sprühwäschers für die großtechnische Anwendung ermöglichen. Gleichzeitig werden wichtige Erkenntnisse zum Einfluss der einzelnen Prozessparameter auf die Effizienz des Abscheideprozesses gewonnen.
Als Kriterium für die wirtschaftliche Realisierbarkeit des Einsatzes eines Sprühwäschers wird in erster Linie dessen erforderliche Höhe betrachtet. Für einen idealisierten Sprühwäscheprozess und das als Referenzfall untersuchte Absorptionsmittel Monoethanolamin mit 30 % Gewichtsanteil ergibt sich für Absorptionsmitteltropfen mit einem Durchmesser von 2 mm eine erforderliche Höhe von 33 m. Während dieses Ergebnis bereits klar auf eine gute wirtschaftliche Realisierbarkeit hindeutet, zeigen die Ergebnisse weiteres Optimierungspotential, beispielsweise durch die Wahl des Absorptionsmittels oder Anpassung des Beladungsbereichs. Als entscheidende Einflussgröße zeigt sich die Tropfengröße, wobei kleinere Tropfen zu einer überproportionalen Reduktion der erforderlichen Höhe führen.
Gegenstand weiterführender Untersuchungen sollte für eine noch genauere Dimensionierung des Sprühwäschers die Berücksichtigung realer Tropfengrößenverteilungen und der Erwärmung aufgrund der Reaktionsenthalpie sein.