Bis zu eine Tonne CO2 pro Tag: EEW will CO2 aus Müllverbrennung für KIT-Verfahren abscheiden

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Karlsruhe - Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Abfallverwerter EEW Energy from Waste wollen CO₂ aus der Müllverbrennung in industriell nutzbaren Kohlenstoff umwandeln. Im Forschungsprojekt NECOC 2.0 soll die bisher im Forschungsmaßstab erprobte Technologie mit der CO₂-Abscheidung aus realen Rauchgasen verbunden werden.

Die CO₂-Emissionen der Abfallverbrennung werden in Deutschland bereits seit 2024 über den nationalen Emissionshandel bepreist. Neu ist der Vorschlag der EU-Kommission vom Juli 2026, die Abfallverbrennung ab 2031 schrittweise in den europäischen Emissionshandel einzubeziehen. Damit zeichnet sich eine Veränderung des regulatorischen Rahmens ab, die auch für Investitionen in die CO₂-Abscheidung und -Verwertung relevant werden könnte.

NECOC-Verfahren: Aus CO₂ wird fester Kohlenstoff für industrielle Anwendungen
Im Mittelpunkt des Forschungsprojektes steht das am KIT entwickelte NECOC-Verfahren (No Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon). Dabei reagiert abgeschiedenes CO₂ zunächst mit Wasserstoff zu Methan (Methanisierung). Dieses wird anschließend durch einen Reaktor mit flüssigem Zinn geleitet und bei hohen Temperaturen in festen Kohlenstoff und Wasserstoff zerlegt (Methanpyrolyse).

Der Wasserstoff wird in den Prozess zurückgeführt. Der Kohlenstoff fällt als Pulver an und könnte fossile Kohlenstoffrohstoffe beispielsweise bei der Herstellung von Batterieelektroden oder Baustoffen ersetzen. Ob die Produkte die industriellen Qualitätsanforderungen erfüllen, wird im Projekt untersucht.

Das KIT hat die grundsätzliche Funktionsfähigkeit der Kohlenstoffgewinnung bereits im Forschungs- und Versuchsmaßstab demonstriert. Ein 2022 in Betrieb genommener Anlagenverbund kombinierte Methanisierung und Methanpyrolyse, wobei CO₂ aus der Umgebungsluft eingesetzt wurde. Nach KIT-Angaben ermöglichte ein optimiertes Anlagendesign 2025 einen Betrieb des Systems über mehr als sechs Monate. Nun soll die Technologie für die Nutzung von CO₂ aus industriellen Rauchgasen weiterentwickelt werden.

EEW-Anlage Eschbach: CO₂-Abscheidung im Demonstrationsmaßstab
Industrieller Partner und Verbundkoordinator ist EEW Energy from Waste. Am Standort Eschbach im Breisgau verfügt das Unternehmen über eine Kapazität zur Behandlung von bis zu 175.000 Tonnen Restabfällen jährlich.

Dort soll eine Demonstrationsanlage zur CO₂-Abscheidung aus gereinigten Rauchgasen entwickelt werden. Angestrebt wird eine Abscheideleistung von bis zu einer Tonne CO₂ pro Tag. Vorgesehen ist eine Technologie auf Basis metallorganischer Gerüstverbindungen (Metal-Organic Frameworks, MOF). Untersucht wird unter anderem, wie sich Feuchtigkeit und wechselnde Rauchgasbestandteile auf die Abscheideleistung und Lebensdauer der Materialien auswirken.

Während EEW die CO₂-Abscheidung erprobt, entwickelt das KIT die Methanisierung und Methanpyrolyse weiter. Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS untersucht einen zweiten Verwertungsweg, bei dem CO₂ im Zusammenhang mit der elektrochemischen Aufbereitung von Industrie- und Bergbauabwässern in Calcium- und Magnesiumcarbonaten gebunden wird.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das bis August 2029 laufende Verbundprojekt mit rund 5,3 Millionen Euro. Die Partner wollen die Verfahrensschritte weiterentwickeln und ein Konzept für die Integration der CO₂-Abscheidung und Kohlenstoffgewinnung erarbeiten. Die Ergebnisse sollen als Grundlage für eine spätere großtechnische Umsetzung dienen.

CO₂-Bepreisung: EU plant Einbeziehung der Abfallverbrennung in den Emissionshandel
Deutsche Abfallverbrennungsanlagen unterliegen seit 2024 dem nationalen Brennstoffemissionshandel nach dem BEHG. Zusätzlich müssen kommunale Anlagen mit mehr als 20 MW Feuerungswärmeleistung ihre Emissionen im EU-Emissionshandel überwachen und melden. Für diese Anlagen besteht bislang keine zusätzliche Zertifikatepflicht im EU-ETS.

Nach dem Vorschlag der EU-Kommission sollen Siedlungsabfallverbrennungsanlagen ab einer Kapazität von 3 Tonnen Abfall pro Stunde schrittweise in die Zertifikatepflicht des EU-ETS einbezogen werden. Vorgesehen ist eine Abgabepflicht für zunächst 25 Prozent der erfassten Emissionen ab 2031, die bis 2034 auf grundsätzlich 100 Prozent steigen soll. Für betroffene deutsche Anlagen wäre damit ein Übergang vom nationalen in den europäischen Emissionshandel verbunden. Die Reform ist noch nicht beschlossen.

Für die wirtschaftliche Perspektive der CO₂-Nutzung sind neben den Zertifikatspreisen vor allem die Kosten der Abscheidung, der Wasserstoff- und Energiebedarf sowie die Vermarktungsmöglichkeiten des gewonnenen Kohlenstoffs entscheidend. Die Abfallverbrennung verursacht sowohl fossile als auch biogene CO₂-Emissionen. Im EU-Emissionshandel werden biogene Emissionen grundsätzlich mit null bewertet.

Ob NECOC künftig eine wirtschaftlich tragfähige Ergänzung zur geologischen CO₂-Speicherung werden kann, hängt von der Skalierbarkeit, der Energiebilanz und der industriellen Verwendbarkeit des Kohlenstoffs ab. Für die Klimawirkung ist zudem entscheidend, wie dauerhaft der Kohlenstoff in den jeweiligen Produkten gebunden bleibt.