ORNL-Team verbessert CO2-Absorption mit 3D-gedrucktem Device

Ein Team des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hat eine 3D gedruckte Absorptionsvorrichtung aus Aluminium konstruiert, die in der Lage ist, Kohlendioxidemissionen von Anlagen für fossile Brennstoffe einzufangen. Das neue Gerät, das auch in anderen industriellen Prozessen eingesetzt werden kann, könnte dazu beitragen, die globalen Emissionen von Treibhausgasen wie CO2 einzudämmen.

Das 3D-gedruckte Gerät besteht aus einem Wärmetauscher mit einem massenaustauschenden Kontaktgeber und integriert interne Kühlmittelkanäle zur Verbesserung des Wärmeaustauschs. Der fertige Prototyp des Geräts misst 20,3 Zentimeter im Durchmesser und 14,6 Zentimeter in der Höhe und hat eine Gesamtkapazität des Flüssigkeitsvolumens von 0,6 Litern. Das Teil wurde wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit, strukturellen Festigkeit und Bedruckbarkeit des Materials aus Aluminium gedruckt, obwohl auch andere Materialien verwendet werden könnten.

Die CO2-Auffangvorrichtung wurde in einer Absorptionssäule getestet, die einen Meter hoch und acht Zoll breit ist. Der 3D-gedruckte verstärkte Teil wurde in der oberen Hälfte der Säule zwischen einigen der sieben Füllkörperelemente der Struktur platziert. Der 3D-Druck war entscheidend, um ein Teil zu schaffen, das in die Säule passt, sich an die Geometrien der Füllkörperelemente anpasst und die Kontaktfläche zwischen dem Gas- und Flüssigkeitsstrom optimiert.

Im Rahmen des Forschungsprojekts machte sich das ORNL-Team daran, ein spezifisches Problem konventioneller Absorptionsprozesse für CO2 zu lösen, bei denen Lösungsmittel verwendet werden. Typischerweise erzeugen diese Prozesse Wärme, wenn das Gas mit dem Lösungsmittel reagiert, was die Effizienz des gesamten Prozesses beeinträchtigen kann. Durch die Nutzung des 3D-Drucks konnten die Forscher eine maßgefertigte Vorrichtung entwerfen, die den durch die Lösungsmittelreaktion in der Säule verursachten Temperaturanstieg durch die Verwendung von Kühlmittelkanälen wesentlich verringern kann.

Die Arbeit der Forscher wurde im AIChE Journal unter dem Titel “Process intensification of CO2 absorption using a 3D printed intensified packing device” veröffentlicht.