Neues Direct-Air-Carbon-Capture-System fängt auch Wasser ein

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In einer neuen Wendung im Energie-Wasser-Zusammenhang hat das US-Startup Avnos gerade eine Serie-A-Finanzierung in Höhe von 36 Millionen US-Dollar abgeschlossen, um sein neues System zur CO2-Abscheidung und Wasserrückgewinnung von der Pilotphase auf den Markt zu bringen. Hinter dem Unternehmen stehen einige der üblichen Verdächtigen aus der Öl- und Gasindustrie, aber die CleanTechnica Die Ohren wurden gespitzt, als wir erfuhren, dass das US Office of Naval Research Avnos zunächst dabei geholfen hat, seine Technologie so auf Vordermann zu bringen, dass sie die Aufmerksamkeit von Investoren auf sich zieht, und das macht die Sache interessant.

Direkte Kohlenstoffabscheidung aus der Luft, jetzt mit Wasserabscheidung

Bevor wir zur Marine kommen, beginnen wir mit den neuesten Nachrichten. Früher diese Woche, Avnos teilte eine mit einem Embargo belegte Pressemitteilung mit CleanTechnica Darin wird die 36-Millionen-Dollar-Finanzierungsrunde für ein proprietäres Kohlenstoffabscheidungssystem namens HDAC, kurz für Hybrid Direct Air Capture, beschrieben.

Angeführt wurde die Serie-A-Runde von einer Tochtergesellschaft des US-amerikanischen Energieunternehmens NextEra Energy Resources, LLC, das Avnos als „weltweit größten Erzeuger erneuerbarer Energie aus Wind und Sonne und weltweit führend bei Batteriespeichern“ bezeichnet.

So weit, so gut, obwohl Avnos anmerkt, dass auch Shell Ventures mit von der Partie ist. Zur Erinnerung: Die anderen Investoren der Serie A sind es Safran Corporate Ventures, Partner vorstellenUnd Rusheen Capital Management.

Avnos weist außerdem darauf hin, dass Shell Ventures und ConocoPhilips frühere Finanzierungs- und strategische Vereinbarungen vorangetrieben haben, zusammen mit JetBlue Ventures und einer Non-Profit-Organisation namens Clean Tech Accelerator Grantham-Stiftung.

SoCalGas wird aktiv

Weitere frühere Hilfe kam vom US-Energieministerium. Avnos startete im Jahr 2020 und nutzt Technologie, die ursprünglich im Pacific Northwest National Laboratory des Energieministeriums entwickelt wurde. Bereits im Jahr 2021 erregte das Unternehmen die Aufmerksamkeit der Southern California Gas Company (SoCalGas), die sich bereit erklärte, das System im Rahmen eines 3,1 Millionen US-Dollar teuren Demonstrationsprojekts zu testen.

Das Unternehmen spendete 650.000 US-Dollar und auch die Energieabteilung half mit: PNNL steuerte Design und Entwicklung der Systemkomponenten bei.

Um es klar zu sagen: SoCalGas verlässt sich nicht auf CO2-Abscheidungssysteme, um die ganze schwere Arbeit auf dem Weg zu seinem Ziel der CO2-Neutralität zu leisten. Das Unternehmen ist zu dem Schluss gekommen, dass die Kohlenstoffabscheidung neben der Elektrifizierung, Wasserstoff und erneuerbarem Erdgas eine Rolle spielen muss, je nachdem, wie die einzelnen Teile im Hinblick auf eine schnelle Skalierung und wirtschaftliche Machbarkeit zusammenpassen.

„Der Test der neuen Kohlenstoffabscheidungstechnologie namens Isothermal Water Vapour and CO2 Capture (IWVC) wird wichtige Erkenntnisse darüber liefern Effizienz und Betriebskostenwas letztendlich die Kosteneffizienz seines Einsatzes in großem Maßstab bestimmt“, erklärte SoCalGas in einer Pressemitteilung.

Das Demonstrationsprojekt zielte darauf ab, 1.000 Liter (264 Gallonen) Wasser und 80 Kilogramm (176 Pfund) Kohlendioxid pro Tag aufzufangen. Das ist nur der Anfang.

„Wir glauben, dass diese Technologie im großen Maßstab das Potenzial hat, in einem einzigen System etwa 15 Millionen Gallonen Wasser pro Tag zu erzeugen und gleichzeitig 1,8 Millionen Tonnen CO2 pro Jahr aus der Luft zu entfernen“, sagte Will Kain, CEO von Avnos, in einer Pressemitteilung.

Kohlenstoffabscheidung der nächsten Generation mit Moisture Swing Adsorbentien

Einige Systeme zur direkten Kohlenstoffabscheidung aus der Luft verwenden ein Adsorptionsmaterial, um Wasserdampf und Kohlenstoff aufzufangen, ähnlich den kleinen Päckchen mit Trockenmitteln, die in den Kartons neuer Schuhe und anderer Produkte zu finden sind. Adsorbierende Materialien ziehen Feuchtigkeit an ihre Oberflächen. Im Gegensatz dazu quellen absorbierende Materialien bei der Aufnahme von Flüssigkeiten auf, Schwämme sind ein typisches Beispiel.

Im Hinblick auf den Energie-Wasser-Zusammenhang steht die Verwendung von Adsorptionsmitteln für Systeme zur direkten Kohlenstoffabscheidung in der Luft vor zwei Herausforderungen. Eine davon ist das Vertrauen auf Wasservorräte um den Kohlenstoff einzufangen, und zum anderen ist man auf thermische Energie angewiesen, um ihn zu extrahieren. Anscheinend haben PNNL-Forscher einen Weg gefunden, das zu umgehen.

„Normalerweise werden zur Regeneration von Trockenmitteln hohe Temperaturen verwendet, was für DAC viel zu energieintensiv und kostspielig wäre“, erklärt Dr. Peter McGrail, Labormitarbeiter im Labor. „Stattdessen werden die Trockenmittel von IWVC ohne externe Heizung regeneriert, was die Produktion von Wasser zusammen mit dem CO2 wirtschaftlich macht.“

Der zweistufige Prozess beginnt mit der Bindung von Wasserdampf und Kohlendioxid an das Adsorbens. Das Wasser wird im zweiten Schritt auskondensiert und das Kohlendioxid komprimiert, um es an anderer Stelle weiterzuleiten. SoCalGas nannte die Speicherung als eines der Ziele, stellte jedoch auch fest, dass das CO2 zur Herstellung von Kraftstoffen und anderen Produkten verwendet werden kann, was angesichts des Wachstums der grünen Wasserstoff- und Elektrokraftstoffindustrie seit 2021 eine gute Vermutung sei.

Was ist mit der US-Marine?

Ja, was ist mit ihnen? CleanTechnica wendet sich an Avnos, um Einzelheiten zum frühen Beitrag der Marine zu ihrer Technologie zu erfahren. Vorerst möchten wir nur darauf hinweisen, dass die energieeffiziente Wasserrückgewinnung für die Marine von entscheidender Bedeutung ist. Daher ist es nicht verwunderlich, dass das Naval Research Laboratory Interesse an neuen Spitzentechnologien bekundet.

Im Jahr 2017 beteiligte sich das US Naval Research Laboratory gemeinsam mit der National Science Foundation of China an der Finanzierung einer Studie zur Kohlenstoffabscheidung eines Kohlendioxid-Sorptionsmittels mit schnellem Feuchtigkeitswechsel. Die Studie wurde von den Forschern Xiaoyang Shi von der Columbia University, Qibin Li von der Chongqing University in China, Tao Wang von der Zeizhiang University in China und Klaus S. Lackner von der University of Arizona verfasst.

Bei dieser speziellen Studie handelte es sich um ein Absorptionsmittel, nicht um ein Adsorptionsmittel. Die Einzelheiten können der Zeitschrift entnommen werden PLUS EINS unter dem Titel „Kinetische Analyse eines Anions Austausch des Absorptionsmittels zur CO2-Abscheidung aus der Umgebungsluft.“

Vielleicht aufgrund der rasanten Entwicklung der Materialwissenschaften scheint in den letzten Jahren der bevorzugte Begriff „einfaches altes Sorptionsmittel“ zu sein. Im Jahr 2020 beschrieb Klaus Lackner die Prinzipien, die in einem vorgeschlagenen „mechanischen Baum“ wirken Das nutzt den Feuchtigkeitswechselmechanismus, um Kohlenstoff mit der 1.000-fachen Geschwindigkeit eines natürlichen Baums zu binden.

„Dieses Konzept überrascht mich nicht, weil ich mich schon seit einem Jahrzehnt mit diesem Zeug beschäftige, aber das Konzept des Feuchtigkeitswechsels ist immer noch sehr neu und unterscheidet sich stark von anderen Methoden zum Be- und Entladen eines Sorptionsmittels“, erklärte Lackner in einem veröffentlichten Artikel im Jahr 2020.

„Wir haben dieses Phänomen vor 14 Jahren entdeckt und es war lange Zeit ein Rätsel, wie es funktioniert. Jetzt scheint es ziemlich offensichtlich zu sein“, fügte er hinzu.

Im Jahr 2021 überprüfte ein in China ansässiges Team die Literatur zur Kohlenstoffabscheidung und entschied sich auch für die Feuchtigkeitswechseltechnologie als den vielversprechendsten Weg zur kostengünstigen Kohlenstoffabscheidung mit Wasserrückgewinnung.

„Kürzlich wurde eine neuartige Feuchtigkeitswechseltechnik vorgeschlagen und als neuer Ansatz für CO untersucht₂ Erfassung (Wang et al., 2011). Das Sorbens ist ein Anionenaustauscherharz, das Carbonationen für CO trägt₂ Adsorption durch Feuchtigkeitswechsel, basierend auf dem Mechanismus der wassergetriebenen reversiblen Hydrolysereaktion von Carbonationen in einer begrenzten Nanoumgebung (z. B. Nanoporen) (Shi et al., 2016)“, erklärte das Team.

„Durch die Verdunstung von Wasser erhält das Harz eine hohe Affinität zu CO₂ wenn die Umgebung trocken ist, und gibt es bei Nässe ab. Dieser einzigartige Mechanismus führt zu ein Feuchtigkeitswechselsorbens für CO₂ Adsorptiondas einen niedrigen CO-Gehalt aufwies₂ „Adsorptionswärme von ∼32 kJ/mol (Shi et al., 2020a), da der traditionelle thermische Wechselprozess durch Wasserverdampfung ersetzt wird“, fügten sie hinzu.

Um auf die Finanzierung durch die Marine zurückzukommen: irgendwo in der Mischung wurde die CO2-Abscheidung bei der Herstellung von Elektrotreibstoffen erwähnt, was angesichts des Interesses der Marine an der Produktion von Treibstoff unterwegs zusätzlich zur Wasserrückgewinnung sinnvoll ist. Wir werden Avnos auch diesbezüglich befragen, also bleiben Sie dran für weitere Details.

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Bild: Ein neuer Hybrid direkter Luftkohlenstoff Das Capture-System des US-Startups Avnos senkt Kosten und produziert auch Wasser (mit freundlicher Genehmigung von Avnos).