TY - THES

T1 - Untersuchung der Sequestrierfähigkeit von Kohlendioxid in industriellen Reststoffen

AU - Holzmann, Lukas

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Um den anthropogenen Einfluss auf den Klimawandel einzudämmen, müssen zukünftig neben emissionsfreien Technologien auch Systeme zur Speicherung von CO2 entwickelt werden, um dessen Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Das Sequestrieren des CO2 Gases in industriellen Reststoffen über mineralische Karbonatisierung ist hierfür potenziell geeignet. Im Zuge der Untersuchungen erfolgt die Planung und Inbetriebnahme einer Apparatur, mit welcher eine Suspension aus Abfallstoff und Wasser im Verhältnis von 1/20 ohne Überdruck durchgast werden kann. Neben den Gehalten an karbonatbildenden Erdalkalimetallen, wie Ca und Mg in den Proben, zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Partikelgröße der Pulver. Vier synthetische hergestellte Schlacken verzeichnen bei einer Vergrößerung der Korngrößenklasse von 0 250 µm auf 250 500 µm eine zwischen 70,32 Gew % und 90,91 Gew % geringere Ausbeute. Eine Erhöhung der Prozesstemperatur auf 40 °C bewirkt bei zwei der vier Schlacken ein erhöhtes und bei den anderen beiden ein vermindertes Speicherverhalten, was mit einer verringerten Löslichkeit der Magnesium Bestandteile einherzugehen scheint. Die Experimente mit realen Schlacken aus dem LD Verfahren bzw. dem Wälzprozess verdeutlichen die Fähigkeit dieser CO2 aufzunehmen, wobei sich zum Teil deutliche Differenzen in der Ausbeute zeigen. Zum Teil binden Proben mit geringeren Speicherpotentialen mehr Kohlendioxid ab als jene mit deutlich höheren. Dies lässt auf das Vorhandensein schwerlöslicher Verbindungen, Unterschiede im Zerkleinerungsverhalten, vermehrte Bildung von inerten Karbonathüllen um einzelne Partikel oder eine erhöhte Hydratisierung schließen. Eine Evaluierung der Langzeitstabilität unterstreicht die Dauerhaftigkeit der Abbindung, da keine der Proben mehr als 1 Gew % an Masse eingebüßt hat, wobei die meisten aufgrund von veränderten Feuchtigkeitsverhältnissen in der Umgebungsluft sogar gravimetrische Zuwächse verzeichnen. Die Auswirkung der Sequestrierung auf das Auslaugungsverhalten für Schwermetalle aus den Reststoffen ist nicht eindeutig definierbar. Während lediglich eine der Proben eine verminderte Cr Konzentration im Eluat nach der Karbonatisierung zeigt, steigt die Löslichkeit für Mo in beiden nach der Durchgasung mit CO2 an.

AB - Um den anthropogenen Einfluss auf den Klimawandel einzudämmen, müssen zukünftig neben emissionsfreien Technologien auch Systeme zur Speicherung von CO2 entwickelt werden, um dessen Freisetzung in die Atmosphäre zu verhindern. Das Sequestrieren des CO2 Gases in industriellen Reststoffen über mineralische Karbonatisierung ist hierfür potenziell geeignet. Im Zuge der Untersuchungen erfolgt die Planung und Inbetriebnahme einer Apparatur, mit welcher eine Suspension aus Abfallstoff und Wasser im Verhältnis von 1/20 ohne Überdruck durchgast werden kann. Neben den Gehalten an karbonatbildenden Erdalkalimetallen, wie Ca und Mg in den Proben, zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Partikelgröße der Pulver. Vier synthetische hergestellte Schlacken verzeichnen bei einer Vergrößerung der Korngrößenklasse von 0 250 µm auf 250 500 µm eine zwischen 70,32 Gew % und 90,91 Gew % geringere Ausbeute. Eine Erhöhung der Prozesstemperatur auf 40 °C bewirkt bei zwei der vier Schlacken ein erhöhtes und bei den anderen beiden ein vermindertes Speicherverhalten, was mit einer verringerten Löslichkeit der Magnesium Bestandteile einherzugehen scheint. Die Experimente mit realen Schlacken aus dem LD Verfahren bzw. dem Wälzprozess verdeutlichen die Fähigkeit dieser CO2 aufzunehmen, wobei sich zum Teil deutliche Differenzen in der Ausbeute zeigen. Zum Teil binden Proben mit geringeren Speicherpotentialen mehr Kohlendioxid ab als jene mit deutlich höheren. Dies lässt auf das Vorhandensein schwerlöslicher Verbindungen, Unterschiede im Zerkleinerungsverhalten, vermehrte Bildung von inerten Karbonathüllen um einzelne Partikel oder eine erhöhte Hydratisierung schließen. Eine Evaluierung der Langzeitstabilität unterstreicht die Dauerhaftigkeit der Abbindung, da keine der Proben mehr als 1 Gew % an Masse eingebüßt hat, wobei die meisten aufgrund von veränderten Feuchtigkeitsverhältnissen in der Umgebungsluft sogar gravimetrische Zuwächse verzeichnen. Die Auswirkung der Sequestrierung auf das Auslaugungsverhalten für Schwermetalle aus den Reststoffen ist nicht eindeutig definierbar. Während lediglich eine der Proben eine verminderte Cr Konzentration im Eluat nach der Karbonatisierung zeigt, steigt die Löslichkeit für Mo in beiden nach der Durchgasung mit CO2 an.

KW - Sequestrierung

KW - Carbon Storage

KW - Kohlendioxid

KW - industrielle Reststoffen

KW - Carbon Storage

KW - Sequestration

KW - Industrial residues

U2 - 10.34901/mul.pub.2023.81

DO - 10.34901/mul.pub.2023.81

M3 - Masterarbeit

ER -