Calzinierte Soda (Na₂CO₃) ist eine unverzichtbare Grundchemikalie. Im CODA-Projekt wird ein neues nachhaltiges und Kohlenstoff-negatives Verfahren zur Gewinnung von Na₂CO₃ als Alternative zum klassischen Ammoniak-Soda-Verfahren entwickelt, das auf der Verwendung von Steinsalzsole, erneuerbarer Energie und Luft-CO₂ basiert. Mit einer möglichen Emissionsminderung von ca. 0,9 t CO₂/t Soda könnte die Soda-Industrie als Kohlenstoffsenke wirken und Emissionen von Restgasen, Abstoßlösungen und festen Rückständen vermeiden.

 

 

Publikationen aus CODA

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Motivation und Zielstellung

 

Na₂CO₃ als Basischemikalie mit einem Produktionsvolumen von mehr als 50 Mio. t weltweit findet im Wesentlichen in der Glas- und chemischen sowie der Waschmittel- und Zellstoffindustrie Einsatz. Etwa Dreiviertel der benötigten Menge werden synthetisch gewonnen, davon mehr als 90% unter Verwendung des etablierten konventionellen Ammoniak-Soda-Verfahrens. Das CODA-Projekt soll den Grundstein zur Ablösung dieses Verfahrens legen und die Sodaherstellung umweltfreundlicher, Kohlenstoff-negativ und insgesamt nachhaltiger gestalten. Ziel des CODA Projektes ist die Entwicklung eines neuen umweltfreundlichen Verfahrens zur Herstellung von kalzinierter Soda aus Luft-CO₂ und Natronlauge. Die Natronlauge kann dabei durch Elektrolyse von natürlich vorhandener Steinsalzsole mittels erneuerbarer elektrischer Energie aus Wind und Sonne gewonnen werden. Als wertvolle Nebenprodukte der Elektrolyse fallen zudem Wasserstoff und Chlor an.

 

 

Innovation und Vorgehensweise

 

Der CODA-Prozess vermeidet CO₂-Emissionen (Carbon Direct Avoidance, CDA) und entfernt sogar Kohlendioxid aus der Luft (Carbon Capture & Utilization, CCU). So können im Vergleich zum Ammoniak-Soda-Verfahren voraussichtlich Emissionen von insgesamt ca. 0,9 t CO₂ pro t produzierter Soda eingespart werden, ca. 0,5 t durch CDA und ca. 0,4 t durch CCU. Zusätzlich fallen keine Abstoßlösungen, feste Rückstände und unerwünschte Abgasemissionen mehr an. Die zentrale Aufgabenstellung bei der Prozessentwicklung ist die Untersuchung, Auslegung und Kombination zweier Prozessschritte: 1) der Absorption von Luft-CO₂ in der mittels regenerativer Energie gewonnenen Natronlauge und 2) der Kristallisation des Natriumkarbonats als Hauptzielprodukt. Eine besondere Herausforderung bei der Prozessentwicklung ist die Abhängigkeit vom Wetter, was sowohl die Gewinnung von erneuerbarer Energie aus Wind und Sonne als auch die CO₂-Absorption aus der Luft betrifft.

 

 

Projektkooperation und -verwertung

 

Das Projekt wird in Kooperation des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg (MPI), der CIECH Soda Deutschland GmbH & Co. KG in Staßfurt (CSD) sowie der SChPrEngCO - Scientific Chemical Process Engineering Consultancy in Magdeburg (SCO) als assoziierter Partner durchgeführt. Die Projektkoordination erfolgt durch das MPI. Zunächst werden im Wesentlichen durch das MPI die physikalisch-chemischen Prozessgrundlagen erarbeitet, experimentelle Untersuchungen im Labor- und Technikumsmaßstab vorgenommen und Prozessmodelle erstellt. Darauf aufbauend erfolgt die gemeinsame Planung einer Versuchsanlage, die bis zu 10 t Na₂CO₃/Tag nach dem neuen CODA-Verfahren produzieren kann (TLR5). Im Endziel des Projektes wird diese CODA-Pilotanlage im CIECH Sodawerk Staßfurt aufgebaut, in die Infrastruktur des Werkes integriert und unter praxisrelevanten Bedingungen getestet. Begleitend wird der CODA-Prozess auf Grundlage der ermittelten Versuchs- und Modelldaten hinsichtlich seiner Nachhaltigkeit gegenüber dem Stand der Technik bewertet. Bei erfolgreichem Versuchsbetrieb und positiver Nachhaltigkeitsbewertung können die Projektergebnisse in die Planung einer industriellen Produktionsanlage durch CSD einfließen. Außerdem ist die gemeinsame Publikation von Resultaten, mögliche Schutzrechtsanmeldung und darauf basierende Lizensierungen des CODA-Verfahrens, weiterführende Forschungsarbeiten sowie die potentielle Weiterentwicklung des Verfahrens durch die Projektpartner vorgesehen.