Abbildung 1: Dekarbonisierung des Zementwerks Lägerdorf mit dem Oxyfuel-Verfahren (Bildquelle).

Beim Oxyfuelverfahren wird der Brennstoff in einer Atmosphäre von reinem Sauerstoff und CO₂ verbrannt. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das resultierende Abgas nur aus Wasserdampf und CO₂ besteht welches sehr einfach abgeschieden werden kann.

Im Unterschied zur Rauchgaswäsche wird beim Oxyfuelverfahren in den eigentlichen Verbrennungsprozess eingegriffen. Statt in Luft wird der Brennstoff in einer Atmosphäre von reinem Sauerstoff und CO₂ verbrannt. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das resultierende Abgas nur aus Wasserdampf und CO₂ besteht. Bei der Abkühlung des Abgases kondensiert das Wasser und es bleibt sehr reines CO₂ übrig. Um die Verbrennungstemperatur zu kontrollieren wird ein Teil dieses CO₂ der Verbrennung zusammen mit dem frischem Sauerstoff wieder zugeführt.

Das Oxyfuelverfahren wird heute vor allem bei Hochtemperaturprozessen in der Stahl- und Glasindustrie eingesetzt. Dabei geht es meistens um Kapazitätserhöhungen der Öfen und Brennstoffeinsparungen. Die Möglichkeit auf einfache Weise CO₂ zu gewinnen war bisher ein Nebennutzen. Nun sollen zwei Zementwerke in Europa im Industriemassstab auf die Oxyfuel-Technik umgestellt und testweise mit dieser Technik betrieben werden.

Wegen der Lufteinschlüsse im Kehricht ist das Oxyfulelverfahren für Kehrichtverbrennungsanlagen nicht geeignet. Im Folgenden wird deshalb im Hinblick auf die CO₂-Abscheidung bei Industriefeuerungen darauf eingegangen.

Potenzial

Nach erfolgtem Ersatz der fossilen Energieträger werden in der Schweiz für die Prozesswärmeerzeugung 2,1 Mt/a Holz, 0,8 Mt/a fossiler Müll und 0,2 Mt/a Biomüll genutzt. Beim Verbrennen von 1 kg Holz werden rund 1,8 kg CO₂ freigesetzt und beim Müll sind es 1,1 kg CO₂/kg. Insgesamt entstehen in den schweizerischen Industriefeuerungen 5,0 Mt CO₂. Hinzu kommen 1,6 Mt CO₂ welche in den Zementwerken aus dem Kalkgestein freigesetzt werden, alles zusammen 6,6 Mt CO₂.

Energiebedarf und Kosten

Das Oxifuelverfahren benötigt für den Verbrennungsprozess reinen Sauerstoff. Wie oben dargelegt werden für Industriefeuerungen Holz und Müll eingesetzt. Unter Berücksichtigung des jeweiligen Kohlenstoff- und Wasserstoffgehaltes wird für die Verbrennung von Holz und Müll rund je 1 t Sauerstoff pro t Brennstoff benötigt. Hinzu kommen 1,2 Mt/a Sauerstoff zur Bildung des aus dem Kalkgestein freigesetzte CO₂, alles zusammen 6,2 Mt/a Sauerstoff.

Gemäss EnArgus dem Informationssystem der deutschen Energieforschungsförderung benötigt die Herstellung von Sauerstoff Strom um Umfang von 264 kWh/t. Für die Herstellung der benötigten 6,2 Mt/a Sauerstoff müssen somit 1,6 TWh/a Strom aufgewendet werden. Umgerechnet auf die bei der Verbrennung entstehenden CO₂-Menge entspricht dies aufgerundet 0,3 kWh pro kg CO₂. Die Abtrennung des CO₂ aus dem Abgas erfordert keinen weiteren Energieaufwand.

Im Zusatzbericht zu den Energieperspektiven 2050+ wird davon ausgegangen, dass die Gesamtkosten des Oxyfuelverfahrens in etwa denjenigen der Rauchgaswäsche entsprechen. Wegen der geringeren Energiekosten ist beim Oxyfuelverfahren der Anteil der Investitionskosten höher und kann auf 43 CHF/t CO₂ abgeschätzt werden.

Die Kosten für die Abscheidung der oben genannten CO₂-Menge von 6,6 Mt betragen 281 Mio. CHF/a. Hinzu kommen die variierenden Kosten für die benötigte Strommenge von 2,0 TWh/a.

Akzeptanz

Die gesellschaftliche Akzeptanz der CO₂-Abscheidung bei Industriefeuerungen kann als hoch eingeschätzt werden. Dies weil die benötigten Abscheideanlagen relativ kompakt sind und zudem an den Standorten von bestehenden Industrieanlagen erstellt werden.