DE102007051753B4

DE102007051753B4 - Verfahren zur Entsorgung/Ablagerung von CO→2→

Info

Publication number: DE102007051753B4
Application number: DE102007051753.1A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: LAUFENBERG, JOSEF, DE
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2027-10-31
Also published as: DE102007051753A1

Abstract

Verfahren zum Entsorgen/Ablagern von CO2 dadurch gekennzeichnet, dass – verflüssigtes CO2 mit erforderlichem Druck und einer Minustemperatur von ca. 1 bar/–73°C in formgebende Vorrichtungen gefüllt und – über Wärmeentzug in CO2 Eis umgewandelt wird, wobei – vorweg mit vorgekühlter Gewichtsmasse, vorzugsweise Sand- und Steinballastzulage angereichert, das Gewichtsniveau der Eis-Formationen (ausgewogen) angehoben wird und – die Erhöhung der Absenkungs-Schwerkraft gegenüber einer Auftriebswirkung der Wassereisbildung um die Eisformationen im Verlauf der Absenkung in etliche hundert Meter tiefen Gewässern gewährleistet wird, und – die gefrorenen Eisformationen zum Boden absinkend befördert, mit dem hohen Wasserdruck der etlichen hundert Metern Wassertiefe (Wassersäulendruck) umpresst die gefrorenen CO2 Eis-Formationen vom gefrorenen Eis in Druckeis/Hydro-Eis umwechselt und – durch das Eigengewicht und Ballastzulage am Boden gehalten und dadurch entsorgt wird.

Description

Verfahren zur CO2 Entsorgung mit dauerhafter Endlagerung als Druckeis/Hydroeis über gekapselter CO2 Absenkung vom Meeresspiegel ausgehend, auf tiefem Meeresgrund dort, wo in einigen hundert Metern Wassertiefe (ca. 700 m und mehr), ein Wassersäulendruck von mehr als 60 bar, sowie einer Wassertemperatur von ca. 4°C die physikalische Hydroeisbildung vorgegeben und damit die dauerhafte Endlagerung gesichert ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausführung von CO2 Entsorgung/Ablagerung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruch 1.
Bekannte Verfahrensweise ist, dass CO2 als Druckgas oder als verflüssigtes CO2 durch Leitungen geführt, in porösen Erdschichten, die in einigen hundert Metern unter der festen Erdschicht liegen, durch mindestens eine Bohröffnung ins Erdinnere gepresst werden, wobei diese porösen Schichten auch unter einem tief liegenden See oder Meeresboden liegen können. Nach Sättigungsfüllung der porösen Schichten werden das/die Bohrlöcher mit einer verhärtenden Masse z. B. Zement/Beton verschlossen. Verfahren zur Entsorgung von CO2 auf dem Meeresgrund sind beispielsweise aus der DE 696 10 231 T2 , der JP H0369508 A , der EP 0408979 A1 oder der JP H02133308 bekannt.
Nachteile der bekannten CO2 Entsorgungsverfahren sind, dass nach Expertenmeinung Gefahren von Umweltbelastungen bestehen und eine dauerhafte und umweltfreundliche Endlagerung nicht erkenntlich oder zu errechnen ist. Erfahrungswerte fehlen und diese sind mit Computer-Simulation nicht zu ermitteln.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zur Ausführung vorzuweisen, um eine dauerhafte umweltentlastende CO2-Entsorgung schnellstens zur Verfügung zu haben. Dafür kann die Möglichkeit genutzt werden, anstelle von vielen Jahren andauernde Erfahrungswerte zu sammeln, und über Computer-Simulation und Berechnungen diese auch beweisbar ermitteln zu können.
Vorteile der Erfindungen sind, dass CO2 in der Größenordnung von Milliarden To/je Jahr die aus Abgasen bei Heizkraftwerken und der Umweltluft zur Eindämmung der Klimaerwärmung, wie erforderlich, entzogen werden können und dadurch umweltentlastend dauerhaft zu entsorgen sind.
Ausführung und Verfahrensabläufe werden im Nachfolgenden näher beschrieben.
Variante 1 „Entsorgungsvorbereitung”
Aus Abgasen und/oder aus der Luft entzogenes CO₂ wird bei einem vorbestimmten Druck und Minustemperatur, entsprechend Erfahrungswerten z. B. ca. 20 bar/–20°C, flüssig sowie für Transport und Zwischenlagerung in geeignete Behälter „Silos mit Flüssig-Druckleitungsführung”, eingefüllt und wenn erforderlich, Wärme entzogen. Nachfolgend flüssig in Kühlvorrichtungen und Schock-Gefrier-Räume mit weiterem Wärmeentzug auf die erforderliche Minustemperatur gebracht, um drucklos, das heißt bei ca. 1 bar (101,3 k Pa) im Arbeitsraum mit dem CO₂ Flüssig-Einfüll-Druckniveau in die formgebende Vorrichtungen z. B. „Trapezform” eingefüllt und über weiteren Wärmeentzug zu gefrorenen CO₂ Eis-Formationen werden. CO₂ flüssig wird im Verfahrensablauf mit vorbestimmter Gewichtszulage, z. B. Sand oder Steinmasse, angereichert. Im Arbeitsablauf das flüssige CO₂ mit vorbestimmter Minustemperatur zu Trockeneis (wobei der innere Kern auch flüssig bleiben kann) über nachfolgendes Herausdrücken aus der Form oder sonstige bekannte Formentfernungsabläufe in vorgeplanten CO₂ Eis-Formation incl. Gewichtsmasse, transportabel hergestellt.
Variante 2 „Entsorgungsvorbereitung”
Erfolgt im Wesentlichen wie in Variante 1, wobei jedoch vorher eine formgebende Vorrichtung erstellt wird. Einschalplatten gefüllt mit Sand oder Steinaufschüttung, evtl. mit Zugabe von Draht oder pflanzlichen Faserstücken, wird durch Wasserzugabe über gesteuerte Abläufe zu einer Form aus Wassereis (Boden, Seitenteile, Deckplatte mit Öffnung). Die Eisform wird zur Füllung mit CO₂ flüssig zur Schockgefrierung in Kühlräumen/Gefriervorrichtungen mit gesteuerten Abläufen befördert. Die vorbeschriebenen Einschalplatten können auch als schockgefrorene Eisplatten zur formgebenden Vorrichtung zusammengefügt und zur Einfüllung von CO₂-flüssig genutzt werden. Der Platten-Ummantelungs-Zusammenhalt erfolgt, indem mit einer Vorrichtung zur Punktwärmeübertragung in Sekundendauer, z. B. durch Laserstrahl oder Glühdraht etc., das Wassereis der Ummantelung an verschiedenen Eckpunkten und Plattennahtstellen sekundenschnell schmilzt und zusammenhaltend gefriert. Bei der späteren Absenkung in die Tiefsee bildet sich dann eine Isolier- und Verstärungsummantelung aus Wassereis um die CO₂-Eisformation.
Variante 3 „Entsorgungsvorbereitung”
Erfolgt annähernd wie vorgenannt, wobei jedoch die als Wassereis gebundenen Platten als formgebende Vorrichtung zusammengefügt zum Einfüllen von CO₂ flüssig genutzt wird. Mit nachfolgendem Schockgefrier-Wärmeentzug wird das eingefüllte Flüssig-CO₂ von der Öffnung der Deckplatte sowie wenigstens teilweise der Seiten- und Bodenwandungen ausgehend, zu gefrorenem CO₂ Eis (Trockeneis). Es kann dabei im Inneren der Trockeneis-Formation ein Teil CO₂ (flüssig eingekapselt) ohne einzufrieren gehalten werden. Bei der späteren Wärmeübertragung aus dem Tiefseewasser mit und nach Absenken der CO₂ Eis-Formation zum Meeresboden, erfolgt ein Wärmeaustausch zwischen CO₂ Trocken-Eis und der Außen-Wassertemperatur. Dabei erfolgt mit Druckentwicklung die Umwandlung von gefrorenem CO₂ Eis zum gepressten Eiszustand/Hydroeis. Vorgegebene Polster an der Innenwand der Wassereis-Ummantelung können nachgeben und flachgedrückt werden. Die Wassereis-Ummantelung wird durch den äußeren hohen Wassersäulendruck gepresst gehalten und mit der Zeit abschmelzen. Hydro-Eisformation bleibt durch hohen Druck erhalten.
Transportabläufe
Transportiert werden tiefgefrorene Blöcke bzw. CO₂ Eis-Formationen vorzugsweise in Containern die Isolierwandungen haben und automatisch mit Hub-Transportgerät/Greifer gekippt werden können. Außerdem zum Entladen oder Umladen gesteuert aufklappen, desgleichen, wenn die Container in die Tiefsee etc. entleert werden. Beim Transport in gekühlten Schiffsräumen ist vorzugsweise auf dem Boden zum Abstellen der Eis-Formationen, vorher eine trockene Sand- oder Kiesschicht aufzubringen. Die Blöcke/Eisformationen können mit Hubgerät, zweckmäßig durch gesteuerte Schubvorrichtungen mit Öffnen von Wandklappen in den Schiffsräumen/Wandungen oder dergleichen, über Rutschflächen nach außen geschoben, in die Tiefsee versenkt werden.
Transportabläufe
Je nach Transportablauf kann ein geringer CO₂ Anteil gasförmig aus den CO₂ Formationen heraus ausströmen. Dabei wird Wärme aus der Eis-Formation zum Erhalt von diesen entzogen. Bei längerem Transport, z. B. in Schiffsräumen, wird über Pumpeneinsatz dieser Anteil wieder verdichtet und zum Entsorgen gekühlt. Je nach Schiffsausrüstung kann verflüssigtes CO₂ transportiert und die Entsorgungsvorbereitung/Umwandlung in Eis-Formationen ganz oder teilweise auf dem Schiff erfolgen.
Funktions-Entsorgungsabläufe
Mit Einbringen einer gefrorenen CO₂ Eis-Formation in die Tiefsee bildet sich rundherum eine Eis-Wasserschicht bis zu einer bestimmten Wandstärke an diese an. Durch diese Wassereis-Ummantelung erfolgt eine Art Wärmedämmung, so dass eine geringere Wärmeleitfähigkeit gegeben ist. Das gefrorene CO₂ Eis mit Füllung etc., ausgehend von der Innenwandung der Wassereis-Ummantelung, wandelt sich mit der Zeit durch Wärmeaufnahme, dabei druckerzeugend vom tiefgekühlten CO₂, in Druckeis/Hydroeis um. Im Zusammenhang mit dem hohen äußeren Wasserdruck bei etlichen 100 Metern Wassertiefe, wird die vorgegebene, gekapselte Formation als Hydroeis erhalten und die dauerhafte Endlagerung gesichert. Durch das CO₂ Eigengewicht und der Ballastzulage ist kein Auftrieb durch die Wassereis-Ummantelung zu befürchten.
Funktions-Entsorgungsabläufe
Eine CO₂ Ablagestelle auf dem Meeresboden wird vorweg mit mindestens einer verankerten Vorrichtung und aufstehenden speziellen Funkmastvorrichtung gekennzeichnet. Mit entsprechenden Schwimmervorrichtungen werden Kennzeichnungspunkte dauerhaft erhalten. Zweckmäßig wird weiträumig um einen Kennzeichnungspunkt/eine Funkmastvorrichtung herum, über Steine und Kies oder dergleichen sowie Eisformationsabsenkungen eine Art „Wall” mit innenliegendem Großformat-Talkessel, hergestellt. In diesem kann von Schiffen ausgehend, auch zu den absenkenden Eis-Formationen eine große Menge CO₂ Flüssigablagerung erfolgen. Diese CO₂ Ablagerung erfolgt über Spezialleitungsvorrichtungen. Flüssiges CO₂ wird über den hohen Druck des darüber stehenden Wassers ebenfalls zu Hydroeis umgewandelt und dauerhaft im Talkessel gekapselt gehalten und entsorgt. (Tiefsee ohne Wärmequellen und Vulkantätigkeit)
Funktions-Entsorgungsabläufe
Zur Herstellung des Talkessel-Walles und beim Füllen des Talkessels mit flüssig CO₂ Zuführung wird zusätzlich kreuz und quer (zweckmäßig) in den Talkessel wassereisummantelte CO₂ Eis-Formationen mit innerer CO₂ Flüssigfüllung oder zusätzliche Ballast-Wassereisformationen in die See zum Boden absinkend eingebracht. Damit wird entweder die Wallherstellung vorbereitet, verstärkt und erhöht und die Umwandlung der CO₂-Einbringung in Hydroeis im Talkessel beschleunigt. Über Wärmeübertragung schmilzt das Wassereis. Dadurch entstehen Wasseradern in der Großfläche der CO₂ Entsorgungs-, Ablagerstellen. Eine Wärmeübertragung aus dem Boden, wie sie bei teppichartiger CO₂-Ausbreitung (geschlossen) möglich wäre, wird ausgeschlossen.

Claims

Verfahren zum Entsorgen/Ablagern von CO₂ dadurch gekennzeichnet, dass – verflüssigtes CO₂ mit erforderlichem Druck und einer Minustemperatur von ca. 1 bar/–73°C in formgebende Vorrichtungen gefüllt und – über Wärmeentzug in CO₂ Eis umgewandelt wird, wobei – vorweg mit vorgekühlter Gewichtsmasse, vorzugsweise Sand- und Steinballastzulage angereichert, das Gewichtsniveau der Eis-Formationen (ausgewogen) angehoben wird und – die Erhöhung der Absenkungs-Schwerkraft gegenüber einer Auftriebswirkung der Wassereisbildung um die Eisformationen im Verlauf der Absenkung in etliche hundert Meter tiefen Gewässern gewährleistet wird, und – die gefrorenen Eisformationen zum Boden absinkend befördert, mit dem hohen Wasserdruck der etlichen hundert Metern Wassertiefe (Wassersäulendruck) umpresst die gefrorenen CO₂ Eis-Formationen vom gefrorenen Eis in Druckeis/Hydro-Eis umwechselt und – durch das Eigengewicht und Ballastzulage am Boden gehalten und dadurch entsorgt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine CO₂ Ablagestelle auf dem Meeresboden vorweg mit mindestens einer verankerten Vorrichtung und aufstehenden speziellen Funkmastvorrichtung gekennzeichnet wird und mit entsprechenden Schwimmervorrichtungen dauerhaft Kennzeichnungspunkte erhalten werden, wobei weiträumig um einen Kennzeichnungspunkt/eine Funkmastvorrichtung herum, über Steine und Kies oder dergleichen sowie Eisformationsabsenkungen eine Art „Wall” mit innenliegendem Großformat-Talkessel, hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei im vorbestimmten Umkreis von den Kennzeichnungspunkten, über Rohr/Schlauchleitungs-Vorrichtungen vorzugsweise mit CO₂ Flüssigtransport-Vorrichtungen auf Schiffen bis auf eine vorbestimmte Höhe über den Talkesseln gesteuert, abgeleitet, mit natürlichem physikalischen Ablauf das Flüssig-CO₂ in Druckeis umgewandelt und innerhalb von den erstellten Wallummantelungen gehalten entsorgt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mit der Talkessel Bildung in der Tiefsee mit der Eis- und Ballast Formationsanhäufung, zur Wallanhäufung auch Container- oder Schiffsladungen mit Steinen, Schotter oder dergleichen ins Meer absinkend zugeliefert werden und zur Flüssig-CO₂ Einbringung zur Talkessel-Füllung kreuz und quer in diesen eine vorbestimmte Anzahl CO₂ Eis-Formationen und/oder Wassereis-Ballastformationen zur beschleunigten Umwandlung von Druckeis in Hydroeis mit möglicher Boden-Erdwärme wärmeableitende Wasseraderbildung mit abgesenkt werden.