Ongoing and completed projects
SESAM – Synergieeffekte in der solaren Produktion von Ammoniak und Düngemitteln
Im Vorgängerprojekt DüSol wurde die Machbarkeit der solaren thermochemischen Luftzerlegung, unter Verwendung von Perowskiten als Redoxmaterial, nachgewiesen.
Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigten, dass sich die Effizienz des Verfahrens durch die Kopplung der thermochemischen Luftzerlegung mit der Druckwechseladsorption (PSA) steigern lässt. Bei der vorgeschlagenen zweistufigen Luftzerlegung produziert die PSA-Anlage Stickstoff mit geringer Reinheit, und dann wird der Großteil des Restsauerstoffs im thermochemischen Kreislauf entfernt und es werden sehr niedrige Sauerstoffpartialdrücke erreicht.
Im Projekt SESAM soll dieses Verfahren in einer Pilotanlage demonstriert werden, um die Effizienz des Gesamtprozesses weiter zu steigern und die industrielle Machbarkeit zu demonstrieren. Das Produkt Stickstoffgas soll die für das Haber-Bosch-Verfahren erforderliche Reinheit von weniger als 10 ppm Sauerstoffkontamination erreichen.
Das Nebenprodukt der Luftzerlegung ist entweder sauerstoffangereicherte Luft oder reiner Sauerstoff in der thermochemischen Stufe, der das Potenzial hat, für eine effizientere Salpetersäureproduktion genutzt zu werden. Salpetersäure stellt den Ausgangsstoff für die Düngersynthese von Ammoniumnitrat dar. Dieser Synergieeffekt zwischen der Luftzerlegung und der Salpetersäureproduktion soll untersucht und im Labormaßstab nachgewiesen werden.Darüber hinaus soll mit Hilfe dieser neuartigen Technologie erstmals ein Düngemittelprodukt in industrieller Qualität hergestellt werden. Durch die intensive Einbindung von Industriepartnern und eine kontinuierliche Wirtschaftlichkeitsanalyse während der gesamten Projektlaufzeit, setzt SESAM einen klaren Fokus auf die Anwendungsorientierung.
DüSol – Nachhaltiger Dünger aus Sonne, Luft und Wasser
Für über 90% aller Düngemittel wird Ammoniak als Grundstoff benötigt – eine Chemikalie, die in ihrer Herstellung mit hohen CO2-Emissionen einhergeht.
Im Projekt Düsol wird ein alternativer Weg zur Ammoniakproduktion erforscht: Ausschließlich durch konzentrierte Solarstrahlung betriebene chemische Prozesse gewinnen die Grundbausteine von Ammoniak auf nachhaltige Weise. Stickstoff wird aus der Luft gewonnen, Wasserstoff aus Wasser. Dieses gesamte Verfahren zur Stickstoffdüngerproduktion wird in Düsol erstmals fundiert betrachtet weiterentwickelt.
Il Trovatore
CALyPSOL – mit konzentrierter Solarstrahlung betriebenes Kalziumoxid-Looping
Das Kalziumoxid-Looping, d.h. die wechselweise Umwandlung von gebranntem Kalk (CaO) in kohlensauren Kalk (CaCO3), ist ein konventionelles, energieaufwändiges Verfahren zur Abscheidung von Kohlendioxid (CO2) aus industriellen Abgasen. In CALyPSOL verfolgt das DLR in Kooperation mit den Firmen GTT und GKN Sinter Metals Filters den Ansatz, dieses Verfahren mit konzentrierter Solarenergie zu betreiben. Der Kreisprozess einschließlich eines Drehrohrofens für die Kalzinierung und einem Reaktor für die Carbonisierung wird im Hochflussdichte-Sonnenofen des DLR in Köln-Porz demonstriert.