Forscher entwickeln einen neuen Membrantyp, der Meerwasser entsalzen und gleichzeitig Kohlendioxid aus dem Ozean einfangen soll. Das Team unter der Leitung von Assistenzprofessorin Katherine Hornbostel von der Swanson School of Engineering der University of Pittsburgh hat von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und dem Office of Naval Research (ONR) einen Zuschuss in Höhe von 1,4 Millionen US-Dollar für die Entwicklung dieser Innovation erhalten Membran.
Die Forscher erforschen den Einsatz spezieller chemischer Gruppen, die auf Entsalzungsmembranen aufgetragen sind und Kohlendioxidgas wirksam freisetzen können, was dessen Abscheidung, Speicherung oder Wiederverwendung ermöglicht. Das Team, dem Mitglieder der Arizona State University, der University of California, Irvine und des National Renewable Energy Laboratory (NREL) angehören, möchte die Machbarkeit dieses Ansatzes demonstrieren.
„Kohlendioxid aus dem Ozean zu entfernen ist eine Herausforderung, aber die Nutzung ähnlicher bestehender Technologien zur Meerwasserentsalzung kann es realisierbarer machen“, sagt Hornbostel. „Wir suchen nach einer alternativen Lösung, die sowohl energieeffizient als auch kostengünstig ist.“
Gängige Methoden zur direkten Meeresgewinnung basieren auf elektrochemischen Zellen. Diese Methoden sind zwar wirksam bei der Entfernung von Kohlendioxid, aber energieintensiv und teuer. Hornbostel und ihr Team wollen zeigen, dass durch die Beschichtung von Entsalzungsmembranen mit speziellen chemischen Gruppen Kohlendioxid effizient freigesetzt, eingefangen, gespeichert oder wiederverwendet werden kann, ähnlich wie beim Öffnen eines kohlensäurehaltigen Getränks.
Im Vergleich zu traditionelleren Methoden, bei denen einströmendes Meerwasser elektrochemisch in alkalische und saure Ströme getrennt wird, erfordert der Ansatz des Teams deutlich weniger elektrische Energie zur Kohlendioxidentfernung.
Allerdings muss das Team zunächst ermitteln, welche Membran für den Sprudelprozess am besten geeignet ist. Sie werden Umkehrosmose- (RO) und Nanofiltrationsmembranen (NF) untersuchen. Nanofiltrationsmembranen haben einen geringeren Energiebedarf, aber geringere Kohlendioxidentfernungsraten, während RO-Membranen höhere Kohlendioxidentfernungsraten, aber einen höheren Energiebedarf haben.
„Wir planen, eine technisch-ökonomische Bewertung durchzuführen, die es uns ermöglicht, diese beiden Optionen zu vergleichen und festzustellen, welche über die Laborumgebung und in tatsächlichen Meerwasserentsalzungsanlagen hinaus skalierbarer ist“, sagt Hornbostel.
Dieses zweijährige Projekt, das Meerwasserentsalzung mit einer neuen Membran zur Entfernung von Kohlendioxid aus dem Ozean kombiniert, wird außerdem gemeinsam von Professor Matthew Green von der Arizona State University, Professor Jenny Yang von der University of California, Irvine, und Dr. Abhishek Roy vom NREL geleitet , und Dr. Mou Paul vom National Renewable Energy Laboratory.
Ziel dieser innovativen Forschung ist die Entwicklung einer effizienten Technologie, die sowohl die Meerwasserentsalzung als auch die Kohlendioxidabscheidung berücksichtigt und eine praktikable Lösung für die Entfernung von Salz und Kohlenstoff aus dem Meer bietet.
