WO2023088828A1 - Utilization of carbon dioxide from ambient air - Google Patents

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WO2023088828A1
WO2023088828A1 PCT/EP2022/081738 EP2022081738W WO2023088828A1 WO 2023088828 A1 WO2023088828 A1 WO 2023088828A1 EP 2022081738 W EP2022081738 W EP 2022081738W WO 2023088828 A1 WO2023088828 A1 WO 2023088828A1
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carbon dioxide
adsorption
unit
desorption
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Simone Müller-Hellwig
Hagen SEIFERT
Alexander Krajete
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Audi Ag
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    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption

Definitions

  • the invention relates to the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air.
  • a system and a process are presented with which the carbon dioxide can be separated and used.
  • Direct Air Capture is a process for extracting carbon dioxide (CO2) directly from the ambient air.
  • CO2 carbon dioxide
  • the basic principle is that ambient air flows through a filter that removes part of the CO2.
  • the result of the process is pure CO2, which can then be used for various purposes.
  • CO2 Possible uses of the CO2 are the material use as a raw material, e.g. for the chemical industry, the production of CO2-neutral fuels (RE-Gas and E-Fuels) as well as the geological storage of the carbon dioxide, whereby negative emissions can be achieved.
  • the latter is known as Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) and is intended to actively remove carbon dioxide from the atmosphere and store it permanently via CO2 capture and storage (Carbon Capture and Storage, CCS) in order to counteract global warming .
  • DACCS Direct Air Carbon Capture and Storage
  • the technique mostly comprises two steps, an adsorption step and a desorption step.
  • adsorption step air is passed over the adsorber, the CO2 from the air is bound to the adsorber, the remaining air components leave the adsorber cartridge.
  • the desorption step is performed.
  • the CO2 is expelled from the cartridge either by heat input or by inert gas; a slight vacuum can also be advantageous. Pure CO2 is obtained, which can now be used for various purposes or for final storage.
  • US 5,779,767 relates to a process for the adsorption of at least carbon dioxide, water and nitrogen oxides and acetylene from a gas stream, in which the gas is contacted with an adsorbent mixture of a zeolite and an alumina.
  • the process may be operated as a swing adsorption process in which the gas is contacted with the adsorbent at a first temperature and pressure to adsorb at least carbon dioxide, water and nitrogen oxides therefrom and the adsorbent by reducing the pressure and/or increasing the temperature is periodically regenerated.
  • EP 0 862 938 A discloses a pressure swing adsorption process for removing nitrogen oxides, carbon dioxide and water from gases.
  • the gas stream is passed through an alumina adsorbent and a zeolite adsorbent, preferably 13X zeolite, at elevated pressure.
  • the pressure swing adsorption process comprises the steps of: (a) adsorption of water, carbon dioxide and nitrogen oxides at elevated pressure; (b) countercurrent depressurization; (c) countercurrent purging with nitrous oxide-depleted gas; and (d) repressurizing with nitrous oxide depleted gas.
  • EP 1 101 521 A1 provides a multi-component adsorbent mixture that removes water, carbon dioxide and nitrogen oxides and/or hydrocarbons from air.
  • the mixture includes a third adsorbent that selectively adsorbs selected nitrogen oxides, hydrocarbons, or both.
  • the water vapor selective adsorbent is activated alumina.
  • the carbon dioxide selective adsorbent is zeolite 13X.
  • the third adsorbent is zeolite 5A, which selectively adsorbs nitrous oxide, ethylene and propane.
  • ES 2 387 791 A1 discloses a process for absorbing carbon dioxide using a fixed bed reactor.
  • the fixed bed reactor comprises a bed of solid sorbent in the form of pellets of alumina powder impregnated with an amino alcohol (diethanolamine). Adsorption of carbon dioxide takes place in a temperature range between 20 and 60°C and desorption of the carbon dioxide takes place in a temperature range between 60 and 120°C.
  • EP 0 766 989 A1 discloses a method for removing at least two contaminating gas components from a feed gas stream, which comprises performing repeated operating cycles.
  • the feed gas stream is contacted in a feed direction at a first pressure and at a first temperature with a solid adsorbent capable of adsorbing a first of the impurity gas components more strongly and a second of the impurity gas components less strongly such that the first impurity gas component is adsorbed in an upstream portion of the adsorbent and the second impurity gas component is mainly adsorbed in a downstream portion of the adsorbent.
  • the feeding of the feed gas stream is stopped and the gas in contact with the adsorbent is depressurized to a second, lower pressure at which a regeneration gas at a second temperature, higher than the first temperature, is emitted in a direction opposite to the feeding direction of the feed gas stream in Contact with the adsorbent is supplied to generate a heat pulse that moves in the countercurrent direction, the less strong adsorbed second impurity gas component from the downstream (with respect to the feeding direction) section by temperature swing adsorption while simultaneously desorbing the more strongly adsorbed first impurity gas component from the upstream (with respect to the feeding direction) section by pressure swing adsorption.
  • the supply of regeneration gas is terminated before the heat pulse travels to the upstream section and the adsorbent is repressurized.
  • DE 10 2017 201 367 A1 discloses a device for cleaning CO2-laden air in a closed space, comprising at least one adsorption device for adsorbing CO2 from the air fed to the adsorption device, a desorption device assigned to the adsorption device for desorbing adsorbed CO2, and a discharge device for discharging the desorbed CO2.
  • an activated alumina adsorbent which is used in a PSA air pre-cleaning process to remove carbon dioxide from the air and is thermally regenerated when the carbon dioxide content remaining in the adsorbent after an adsorbent regeneration step of the PSA procedure reaches a certain level.
  • the invention has set itself the task of providing a method and a system for reducing the concentration of carbon dioxide in the ambient air and for using the carbon dioxide removed from the ambient air. ten carbon dioxide available that are efficient, robust and cost-effective.
  • the subject matter of the invention is a method for the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air.
  • the method according to the invention comprises the adsorption of carbon dioxide from an ambient air flow in an adsorber unit which contains an adsorber material for CO2, and then the desorption of adsorbed carbon dioxide from the adsorber unit.
  • the adsorption of carbon dioxide takes place in an adsorber module containing spherical granules of activated aluminum oxide with an average particle diameter in the range of 1 to 4 mm, and the adsorption is carried out until a stopping criterion is reached, and then the desorption of carbon dioxide takes place.
  • Adsorption of carbon dioxide is carried out at normal pressure and at a temperature ranging from 20°C to 45°C, and desorption of adsorbed carbon dioxide is carried out by heating the adsorbent material in the adsorber unit to a temperature of 60°C to 150°C.
  • the CO2 separated from the adsorber unit is put to further use.
  • the first step in the process is the adsorption of carbon dioxide (CO2) from the ambient air in a stationary adsorber unit.
  • CO2 carbon dioxide
  • a stream of ambient air is passed through a stationary adsorber unit.
  • water and carbon dioxide are removed from the air flow.
  • water removal and CO2 removal occur simultaneously in a single adsorber module.
  • the air flow is first dried, ie the water contained in the air flow is at least partially removed.
  • the drying takes place in a two-stage process.
  • the air flow is pre-dried by an electrically operated pre-dryer.
  • the pre-dryer is a condensation dryer.
  • the pre-dryer is a continuously operating adsorption dryer.
  • the pre-dryer is a rotary dehumidifier. The pre-dryer works independently of the pressure and removes approx. 30 to 50% of the moisture contained in the air.
  • the pre-drying takes place at an air flow temperature of at most 20°C.
  • the air stream which may have been pre-dried, is passed through an adsorber module filled with activated aluminum oxide. In it, moisture and the carbon dioxide contained in it are removed from the air flow.
  • this step is carried out until a termination criterion is reached, for example until the carbon dioxide uptake capacity limit of the adsorber unit is reached.
  • this step is carried out until a predetermined period of time has elapsed.
  • this step is carried out until a predetermined temperature is reached in the adsorber module. The air flowing out of the adsorber unit is depleted in carbon dioxide.
  • the adsorber unit contains an adsorber material that can bind carbon dioxide, and the carbon dioxide is adsorbed by the adsorber material contained in the adsorber modules of the adsorber unit.
  • Activated aluminum oxide is used as adsorber material, which has no organic additives such as amines or amino alcohols, impregnations or coatings.
  • the adsorber material is used in granular form and consists of spherical particles with a grain size, ie an equivalent diameter, in the range from 1 to 4 mm.
  • the bulk density of the adsorber material is from 730 to 820 kg/m 3 .
  • the specific surface area (BET surface area, measured according to DIN ISO 9277:2003-05) of the adsorber material from 100 to 250 m 2 /g.
  • the compressive strength of the adsorber material is from 3 to 4 kg.
  • the adsorber material is present as a bed in at least one filter module of the adsorber unit.
  • at least one container which is permeable to the air flow is filled with the adsorber material in a filter module of the adsorber unit.
  • the carbon dioxide is adsorbed at a temperature in the range from 20° C. to 45° C. and at atmospheric pressure.
  • the first step of the method according to the invention is carried out at normal pressure, so there is no compression of the ambient air flow introduced.
  • the temperature in the adsorber module increases due to the exothermic adsorption reaction during the first step.
  • the air flow through the adsorber unit loaded with carbon dioxide is interrupted and the adsorbed air bound in the adsorber unit Carbon dioxide is then desorbed.
  • the predetermined period of time is from 1 hour to 5 hours, for example 2 hours.
  • the carbon dioxide is desorbed from the adsorber unit by heating the adsorber material in the adsorber unit.
  • the carbon dioxide is desorbed from the adsorber unit by heating the adsorber material in the adsorber unit and reducing the pressure.
  • the adsorbed CO2 is thereby converted into the gas phase and the filter module is regenerated.
  • the CO2 separated from the adsorber unit is put to further use.
  • the loaded adsorption material is heated to a temperature in the range from 60° C. to 150° C., for example 60° C. to 100°C, or 60°C to 80°C heated.
  • a negative pressure in the range from 10 to 50 mbar (1000 to 950 mbar absolute) is also generated in the adsorber unit.
  • the loaded adsorption material is heated to a temperature in the range from 60° C. to 100° C., for example a temperature in the range from 60° C. to 80° C., for desorption, and an auxiliary gas is passed through the adsorber unit .
  • the auxiliary gas is ambient air.
  • the adsorber unit is filled with the auxiliary gas, then a negative pressure in the range of 10 to 50 mbar (1000 to 950 mbar absolute) is generated in the adsorber unit in order to suck off the released CO2 and the auxiliary gas.
  • the filling and suction is repeated several times, for example two or three times.
  • the adsorber unit is allowed to cool down to room temperature or the adsorber material is actively cooled.
  • the adsorption is started immediately after the end of the desorption. As soon as the adsorption conditions are met, i.e. the adsorber material has cooled down sufficiently, CO2 molecules are bound again. In one embodiment, the transition between desorption and adsorption lasts from 10 minutes to 60 minutes.
  • Adsorption and desorption take place inside the adsorber module. Depending on the state of adsorption (beginning, middle, end of loading), between 1/3 and 2/3 of the water vapor introduced is not bound to the adsorber material. By varying the process conditions, up to 90% water permeability can be achieved.
  • the decisive factors here are the temperature of the air flow and the temperature in the adsorber material. At an air temperature of 10°C and 25-30°C in the adsorber material, an operating point is reached that enables maximum CO2 absorption, while water vapor is largely let through. In one embodiment of the method the temperature in the adsorber material is kept in the temperature range of 25 to 30°C during the adsorption phase.
  • the adsorption step is carried out until the temperature in the adsorber module has risen to 45° C., then it is switched to the desorption mode and the adsorber material is heated to 60° C. and outside air is passed through as the auxiliary gas. Switching between adsorption and desorption only requires a small temperature increase of about 15 K.
  • a weak vacuum can be applied.
  • the desorption can be realized by heat input, vacuum or both.
  • this is carried out continuously, i.e. the adsorption step and desorption step take place alternately in succession.
  • the method according to the invention offers a number of advantages, in particular it can contribute to reducing environmental pollution and energy consumption.
  • the carbon dioxide is thus removed from the atmosphere or the ambient air of the adsorber unit.
  • significant amounts of carbon dioxide can be removed from the ambient air in polluted zones, e.g. on busy roads or in tunnels.
  • the carbon dioxide content of the air can be significantly reduced in tunnels.
  • the energy-saving mode of operation of the method according to the invention makes it possible to reduce the costs per ton of carbon dioxide obtained.
  • the carbon dioxide contained in the ambient air which originates for example from the exhaust gases of internal combustion engines, is made industrially usable by the method according to the invention since it is available in concentrated form after desorption and is no longer diluted by the other air components.
  • the invention also relates to a system for utilizing carbon dioxide from the ambient air.
  • the system has an inflow opening which is fluidically connected to an outlet opening which has a blower or a fan, so that an air duct is formed and air is sucked in from the environment and guided through a stationary adsorber unit at normal pressure, which consists of spherical granules activated alumina with a mean particle diameter in the range 1 to 4 mm and is adapted to bind carbon dioxide from the ambient air flow during an adsorption phase and to release bound carbon dioxide during a desorption phase.
  • the adsorber unit includes cooling elements for dissipating heat from the adsorber material, which protrude into the interior of the adsorber module and into the adsorber material located therein.
  • the system comprises a desorption module which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber unit therefrom and comprises heating means in order to heat the adsorber material in the adsorber unit during the desorption phase.
  • the system comprises vacuum means to create a vacuum in the adsorber unit during the desorption phase.
  • the system comprises a stationary adsorber unit, which is set up to adsorb carbon dioxide from the ambient air, and a desorption module, which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber unit from the latter.
  • the system is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the system includes an adsorber unit that is set up to adsorb carbon dioxide (CO2) from the ambient air.
  • the adsorber unit comprises a housing with at least one inflow and outflow opening in the housing wall, a filter module inside the housing, which is fluidically connected to the inflow and outflow opening, so that an air duct is formed, and an air intake device, to suck in air from the environment and lead it through the filter module.
  • the air induction device is a fan.
  • the air intake device a fan.
  • the air intake device is designed for a nominal air flow of 1,000 to 15,000 m 3 /h, for example 8,000 to 15,000 m 3 /h. A blower power or fan power in the range of 1 to 15 kW, in particular 1 to 5 kW, is required for this.
  • the adsorber unit contains an adsorber material that can bind carbon dioxide, and the carbon dioxide is adsorbed by the adsorber material contained in the adsorber modules of the adsorber unit.
  • Activated aluminum oxide is used as adsorber material, which has no organic additives such as amines or amino alcohols, impregnations or coatings.
  • the adsorber material is used in granular form and consists of spherical particles with a grain size, ie an equivalent diameter, in the range from 1 to 4 mm.
  • the bulk density of the adsorber material is from 730 to 820 kg/m 3 .
  • the compressive strength of the adsorber material is from 3 to 4 kg.
  • the adsorber material is present as a bed in at least one filter module of the adsorber unit.
  • at least one container which is permeable to the air flow is filled with the adsorber material in a filter module of the adsorber unit.
  • the adsorber unit includes means for controlling the temperature of the adsorber material, in particular for dissipating heat from the adsorber material.
  • the means for temperature control include cooling elements that protrude into the interior of the filter module and into the adsorber material located therein.
  • the cooling elements comprise cold fingers or cooling fins.
  • the cooling elements include cooling tubes.
  • the cooling elements are actively cooled.
  • a CO2 sensor is arranged at the outlet of the adsorber unit, which measures the CC ⁇ content of the exiting gas stream.
  • the CO2 content of the exiting gas stream is very low.
  • the CO2 content of the exiting gas flow increases rapidly ("breakthrough"). The CO2 sensor therefore makes it possible to quickly and reliably detect when the capacity limit of the adsorber material has been reached.
  • the adsorber unit is a stationary system that is used in locations where high concentrations of carbon dioxide in the air occur, e.g. in urban areas, on busy roads or in tunnels.
  • the adsorber unit is mounted in a tunnel, e.g., on the tunnel ceiling. There can also be several adsorber units in one tunnel.
  • the stationary adsorber unit is arranged outside the tunnel and an air flow is sucked out of the inside of the tunnel via suitable devices, passed through the adsorber unit and then fed back into the tunnel.
  • the adsorber unit is designed for a nominal air flow of 1,000 to 15,000 m 3 /h, for example 8,000 to 15,000 m 3 /h.
  • the air intake device works with a nominal air flow of 10,000 m 3 /h and requires a blower power or fan power of only 2 kW.
  • the system according to the invention has a dehumidification unit which is connected upstream of an adsorber module.
  • the dehumidification unit is configured to dry an ambient air flow supplied to the system.
  • the dehumidifying device or drying device is arranged in the air duct of the adsorber unit and removes water from the air flow before it enters the adsorber module or filter module.
  • the drying of the air stream prevents the adsorption capacity of the adsorber material for carbon dioxide from being reduced by water loading.
  • the drying device comprises a continuously operating, electrically operated pre-dryer.
  • the pre-dryer is a condensation dryer.
  • the pre-dryer is a continuously operating adsorption dryer.
  • the pre-dryer is a rotary dehumidifier.
  • the pre-dryer has a power consumption in the range from 9 kW to 15 kW.
  • the system according to the invention comprises a desorption module which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber material from the latter.
  • the CO2 is released from the adsorber material saturated with CO2 through the combination of heat and slight negative pressure. Any impurities remain on the adsorber material.
  • the pure CO2 is extracted and leaves the desorption module almost without pressure. It can then be used directly.
  • the desorption module is set up to reduce the pressure in a filter module filled with an adsorber material and to heat the adsorber material and thereby desorb carbon dioxide from the filter module and suck it out of the filter module.
  • the desorption module is set up to introduce an auxiliary gas into a filter module filled with an adsorber material and to heat the adsorber material and thereby desorb carbon dioxide from the filter module and discharge it from the filter module.
  • FIG. 1 shows a measurement curve of the course of the CC ⁇ content and the temperature over time of an air flow in an adsorption module of an embodiment of the system according to the invention during an adsorption step of an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a measurement curve of the course of the CC ⁇ content and the temperature over time of an air flow in an adsorption module of an embodiment of the system according to the invention during an adsorption step of an embodiment of the method according to the invention.

Abstract

The invention relates to the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air. The invention relates to a system and a method by means of which the carbon dioxide can be separated and used.

Description

Verwertung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft Utilization of carbon dioxide from the ambient air
BESCHREIBUNG: DESCRIPTION:
Die Erfindung betrifft die Verwertung von in der Umgebungsluft enthaltenem Kohlendioxid. Es werden ein System und ein Verfahren vorgestellt, mit denen das Kohlendioxid abgetrennt und genutzt werden kann. The invention relates to the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air. A system and a process are presented with which the carbon dioxide can be separated and used.
Direct Air Capture (DAC) ist ein Verfahren zur Gewinnung von Kohlenstoffdioxid (CO2) direkt aus der Umgebungsluft. Grundprinzip ist, dass Umgebungsluft durch einen Filter strömt, der einen Teil des CO2 entzieht. Ergebnis des Verfahrens ist reines CO2, das anschließend für verschiedene Zwecke verwendet werden kann. Direct Air Capture (DAC) is a process for extracting carbon dioxide (CO2) directly from the ambient air. The basic principle is that ambient air flows through a filter that removes part of the CO2. The result of the process is pure CO2, which can then be used for various purposes.
Nutzungsmöglichkeiten des CO2 sind die stoffliche Nutzung als Rohstoff, z.B. für die Chemieindustrie, die Herstellung CO2-neutraler Brennstoffe (EE-Gas und E-Fuels) sowie die geologische Speicherung des Kohlendioxids, wodurch sich negative Emissionen erzielen lassen. Letzteres wird als Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) bezeichnet und soll dazu dienen, der Atmosphäre aktiv Kohlendioxid zu entziehen und dauerhaft per CO2- Abscheidung und -Speicherung (Carbon Capture and Storage, CCS) zu speichern, um damit der globalen Erwärmung entgegenzuwirken. Possible uses of the CO2 are the material use as a raw material, e.g. for the chemical industry, the production of CO2-neutral fuels (RE-Gas and E-Fuels) as well as the geological storage of the carbon dioxide, whereby negative emissions can be achieved. The latter is known as Direct Air Carbon Capture and Storage (DACCS) and is intended to actively remove carbon dioxide from the atmosphere and store it permanently via CO2 capture and storage (Carbon Capture and Storage, CCS) in order to counteract global warming .
Zur Gewinnung von CO2 sind große Ventilatoren erforderlich, welche die Umgebungsluft durch einen Filter drücken. Im Filter befindet sich ein Adsorbermaterial. Es werden diverse flüssige oder feste Adsorbermaterialien verschiedener chemischer Stoffklassen eingesetzt. Bei der Aminwäsche wird ein flüssiges Lösungsmittel aus organischen Aminen, bei anderen Verfahren wird als CO2-Absorber beispielsweise Natriumhydroxid verwendet, das mit CO2 zu Natriumcarbonat reagiert. Alternativ bindet das CO2 an ein festes Sorptionsmittel. Large fans are required to extract CO2, which push the ambient air through a filter. There is an adsorber material in the filter. Various liquid or solid adsorber materials from different chemical substance classes are used. In the amine wash, a liquid solvent made from organic amines is used, in other processes sodium hydroxide, for example, is used as a CO2 absorber CO2 reacts to form sodium carbonate. Alternatively, the CO2 binds to a solid sorbent.
Die Technik umfasst zumeist zwei Schritte, einen Adsorptionsschritt und einen Desorptionsschritt. Im Adsorptionsschritt wird Luft über den Adsorber geführt, das CO2 aus der Luft wird an den Adsorber gebunden, die restlichen Luftbestandteile verlassen die Adsorberkartusche. Wenn der Adsorber mit CO2 gesättigt ist, wird der Desorptionsschritt durchgeführt. Dabei wird das CO2 entweder über Hitzeeintrag oder durch inertes Gas aus der Kartusche ausgetrieben; auch ein leichtes Vakuum kann vorteilhaft sein. Es wird reines CO2 erhalten, das nun diversen Nutzungswegen oder der finalen Speicherung zugeführt werden kann. The technique mostly comprises two steps, an adsorption step and a desorption step. In the adsorption step, air is passed over the adsorber, the CO2 from the air is bound to the adsorber, the remaining air components leave the adsorber cartridge. When the adsorber is saturated with CO2, the desorption step is performed. The CO2 is expelled from the cartridge either by heat input or by inert gas; a slight vacuum can also be advantageous. Pure CO2 is obtained, which can now be used for various purposes or for final storage.
US 5 779 767 betrifft ein Verfahren zur Adsorption von mindestens Kohlendioxid, Wasser und Stickoxiden und Acetylen aus einem Gasstrom, bei dem das Gas mit einer Adsorptionsmittelmischung aus einem Zeolithen und einem Aluminiumoxid in Kontakt gebracht wird. Das Verfahren kann als Wechseladsorptionsverfahren betrieben werden, bei dem das Gas mit dem Adsorptionsmittel bei einer ersten Temperatur und einem ersten Druck in Kontakt gebracht wird, um mindestens Kohlendioxid, Wasser und Stickstoffoxide daraus zu adsorbieren, und das Adsorptionsmittel durch Verringern des Drucks und/oder Erhöhen der Temperatur periodisch regeneriert wird. US 5,779,767 relates to a process for the adsorption of at least carbon dioxide, water and nitrogen oxides and acetylene from a gas stream, in which the gas is contacted with an adsorbent mixture of a zeolite and an alumina. The process may be operated as a swing adsorption process in which the gas is contacted with the adsorbent at a first temperature and pressure to adsorb at least carbon dioxide, water and nitrogen oxides therefrom and the adsorbent by reducing the pressure and/or increasing the temperature is periodically regenerated.
EP 0 862 938 A offenbart ein Druckwechseladsorptionsverfahren zur Entfernung von Stickoxiden, Kohlendioxid und Wasser aus Gasen. Der Gasstrom wird bei erhöhtem Druck durch ein Aluminiumoxid-Adsorptionsmittel und ein Zeolith-Adsorptionsmittel, vorzugsweise 13X-Zeolith, geleitet. Das Druckwechseladsorptionsverfahren umfasst die Schritte: (a) Adsorption von Wasser, Kohlendioxid und Stickoxiden bei erhöhtem Druck; (b) Druckentlastung im Gegenstrom; (c) Spülen im Gegenstrom mit an Stickstoffoxid abgereichertem Gas; und (d) erneute Druckbeaufschlagung mit an Stickstoffoxid abgereichertem Gas. EP 1 101 521 A1 stellt ein Mehrkomponenten-Adsorptionsmittelgemisch bereit, das Wasser, Kohlendioxid und Stickoxide und/oder Kohlenwasserstoffe aus Luft entfernt. Das Gemisch enthält ein drittes Adsorptionsmittel, das selektiv ausgewählte Stickoxide, Kohlenwasserstoffe oder beides adsorbiert. Das wasserdampfselektive Adsorptionsmittel ist aktiviertes Aluminiumoxid. Das Kohlendioxid-selektive Adsorptionsmittel ist Zeolith 13X. Das dritte Adsorptionsmittel ist Zeolith 5A, der selektiv Distickstoffoxid, Ethylen und Propan adsorbiert. EP 0 862 938 A discloses a pressure swing adsorption process for removing nitrogen oxides, carbon dioxide and water from gases. The gas stream is passed through an alumina adsorbent and a zeolite adsorbent, preferably 13X zeolite, at elevated pressure. The pressure swing adsorption process comprises the steps of: (a) adsorption of water, carbon dioxide and nitrogen oxides at elevated pressure; (b) countercurrent depressurization; (c) countercurrent purging with nitrous oxide-depleted gas; and (d) repressurizing with nitrous oxide depleted gas. EP 1 101 521 A1 provides a multi-component adsorbent mixture that removes water, carbon dioxide and nitrogen oxides and/or hydrocarbons from air. The mixture includes a third adsorbent that selectively adsorbs selected nitrogen oxides, hydrocarbons, or both. The water vapor selective adsorbent is activated alumina. The carbon dioxide selective adsorbent is zeolite 13X. The third adsorbent is zeolite 5A, which selectively adsorbs nitrous oxide, ethylene and propane.
Die ES 2 387 791 A1 offenbart ein Verfahren zur Aufnahme von Kohlendioxid mittels eines Festbettreaktors. Der Festbettreaktor weist ein Bett aus einem festen Sorbens in Form von Pellets bzw. -Kügelchen aus mit einem Aminoalkohol (Diethanolamin) imprägniertem Aluminiumoxidpulver auf. Eine Adsorption von Kohlendioxid erfolgt in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 60°C und eine Desorption des Kohlendioxids erfolgt in einem Temperaturbereich zwischen 60 und 120°C. ES 2 387 791 A1 discloses a process for absorbing carbon dioxide using a fixed bed reactor. The fixed bed reactor comprises a bed of solid sorbent in the form of pellets of alumina powder impregnated with an amino alcohol (diethanolamine). Adsorption of carbon dioxide takes place in a temperature range between 20 and 60°C and desorption of the carbon dioxide takes place in a temperature range between 60 and 120°C.
Die EP 0 766 989 A1 offenbart ein Verfahren zur Entfernung von mindestens zwei kontaminierenden Gaskomponenten aus einem Einsatzgasstrom, das das Durchführen wiederholter Betriebszyklen umfasst. Der Zufuhrgasstrom wird in einer Zufuhrrichtung bei einem ersten Druck und bei einer ersten Temperatur in Kontakt mit einem festen Adsorptionsmittel gebracht, das in der Lage ist, eine erste der Verunreinigungsgaskomponenten stärker zu adsorbieren, und eine zweite der Verunreinigungsgaskomponenten weniger stark, so dass die erste Verunreinigungsgaskomponente in einem stromauf- wärtigen Abschnitt des Adsorptionsmittels adsorbiert wird und die zweite Verunreinigungsgaskomponente hauptsächlich in einem stromabwärtigen Abschnitt des Adsorptionsmittels adsorbiert wird. Die Zuführung des Speisegasstroms wird angehalten, und das Gas in Kontakt mit dem Adsorptionsmittel wird auf einen zweiten, niedrigeren Druck entspannt, bei dem ein Regenerationsgas bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, in einer Richtung entgegen der Zuführrichtung des Zufuhrgasstroms in Kontakt mit dem Adsorptionsmittel zugeführt wird, um einen Wärmeimpuls zu erzeugen, der sich in der Gegenstromrichtung bewegt, um die weniger stark adsorbierte zweite Verunreinigungsgaskomponente von dem stromabwärti- gen (in Bezug auf die Zuführrichtung) Abschnitt durch Temperaturwechseladsorption zu desorbieren, während gleichzeitig die stärker adsorbierte erste Verunreinigungsgaskomponente von dem stromaufwärtigen (in Bezug auf die Zuführrichtung) Abschnitt durch Druckwechseladsorption desorbiert wird. Die Zuführung von Regenerationsgas wird beendet, bevor der Wärmeimpuls sich bis zu dem stromaufwärtigen Abschnitt bewegt, und das Adsorptionsmittel wird wieder unter Druck gesetzt. EP 0 766 989 A1 discloses a method for removing at least two contaminating gas components from a feed gas stream, which comprises performing repeated operating cycles. The feed gas stream is contacted in a feed direction at a first pressure and at a first temperature with a solid adsorbent capable of adsorbing a first of the impurity gas components more strongly and a second of the impurity gas components less strongly such that the first impurity gas component is adsorbed in an upstream portion of the adsorbent and the second impurity gas component is mainly adsorbed in a downstream portion of the adsorbent. The feeding of the feed gas stream is stopped and the gas in contact with the adsorbent is depressurized to a second, lower pressure at which a regeneration gas at a second temperature, higher than the first temperature, is emitted in a direction opposite to the feeding direction of the feed gas stream in Contact with the adsorbent is supplied to generate a heat pulse that moves in the countercurrent direction, the less strong adsorbed second impurity gas component from the downstream (with respect to the feeding direction) section by temperature swing adsorption while simultaneously desorbing the more strongly adsorbed first impurity gas component from the upstream (with respect to the feeding direction) section by pressure swing adsorption. The supply of regeneration gas is terminated before the heat pulse travels to the upstream section and the adsorbent is repressurized.
Die DE 10 2017 201 367 A1 offenbart eine Einrichtung zur Reinigung von in einem geschlossenen Raum befindlicher, mit CO2 beladener Luft, umfassend wenigstens eine Adsorptionseinrichtung zum Adsorbieren von CO2 aus der der Adsorptionseinrichtung zugeführten Luft, eine der Adsorptionseinrichtung zugeordnete Desorptionseinrichtung zum Desorbieren von adsorbiertem CO2, sowie eine Abführeinrichtung zum Abführen des desorbierten CO2. DE 10 2017 201 367 A1 discloses a device for cleaning CO2-laden air in a closed space, comprising at least one adsorption device for adsorbing CO2 from the air fed to the adsorption device, a desorption device assigned to the adsorption device for desorbing adsorbed CO2, and a discharge device for discharging the desorbed CO2.
Aus der US 5 931 022 A ist ein aktiviertes Aluminiumoxid-Adsorptionsmittel bekannt, das in einem PSA-Luftvorreinigungsverfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus der Luft verwendet wird, und thermisch regeneriert wird, wenn der im Adsorptionsmittel verbleibende Kohlendioxidgehalt nach einem Adsorptionsmittel-Regenerationsschritt des PSA-Verfahrens ein bestimmtes Niveau erreicht. From US 5 931 022 A an activated alumina adsorbent is known which is used in a PSA air pre-cleaning process to remove carbon dioxide from the air and is thermally regenerated when the carbon dioxide content remaining in the adsorbent after an adsorbent regeneration step of the PSA procedure reaches a certain level.
Mittlerweile gibt es eine Anzahl von Materialien, die zur CO2 Aufnahme innerhalb einer DAC Anlage befähigt sind, allerdings nehmen die Materialien entweder relativ hohe CC^-Konzentrationen auf, dann ist die Desorption energieaufwendig, oder die selektive Bindung von CO2 an den Adsorber ist nicht sehr hoch, dann ist die Effizienz insgesamt niedrig und die Kosten für die CO2 Verringerung sind hoch. There are now a number of materials that are capable of CO2 uptake within a DAC system, however, the materials either absorb relatively high CC^ concentrations, then desorption is energy-intensive, or the selective binding of CO2 to the adsorber is not very high, then the overall efficiency is low and the cost of reducing CO2 is high.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und ein System zur Verringerung der Konzentration von Kohlendioxid in der Umgebungsluft und zur Nutzung des aus der Umgebungsluft entfern- ten Kohlendioxids zur Verfügung zu stellen, die effizient, robust und kostengünstig sind. Against this background, the invention has set itself the task of providing a method and a system for reducing the concentration of carbon dioxide in the ambient air and for using the carbon dioxide removed from the ambient air. ten carbon dioxide available that are efficient, robust and cost-effective.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1 and a system having the features of claim 6. Refinements and developments of the invention result from the dependent claims.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verwertung von in der Umgebungsluft enthaltenem Kohlendioxid. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Adsorption von Kohlendioxid aus einem Umgebungsluftstrom in einer Adsorbereinheit, welche ein Adsorbermaterial für CO2 enthält, und anschließend die Desorption von adsorbiertem Kohlendioxid aus der Adsorbereinheit. Die Adsorption von Kohlendioxid erfolgt in einem Adsorbermodul, das ein sphärisches Granulat aus aktiviertem Aluminiumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 bis 4 mm enthält, und die Adsorption wird so lange durchgeführt, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist und dann erfolgt die Desorption von Kohlendioxid. Die Adsorption von Kohlendioxid erfolgt bei Normaldruck und bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 45°C, und die Desorption von adsorbiertem Kohlendioxid erfolgt durch Erhitzen des Adsorbermaterials in der Adsorbereinheit auf eine Temperatur von 60°C bis 150°C. Das aus der Adsorbereinheit abgetrennte CO2 wird einer weiteren Verwendung zugeführt. The subject matter of the invention is a method for the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air. The method according to the invention comprises the adsorption of carbon dioxide from an ambient air flow in an adsorber unit which contains an adsorber material for CO2, and then the desorption of adsorbed carbon dioxide from the adsorber unit. The adsorption of carbon dioxide takes place in an adsorber module containing spherical granules of activated aluminum oxide with an average particle diameter in the range of 1 to 4 mm, and the adsorption is carried out until a stopping criterion is reached, and then the desorption of carbon dioxide takes place. Adsorption of carbon dioxide is carried out at normal pressure and at a temperature ranging from 20°C to 45°C, and desorption of adsorbed carbon dioxide is carried out by heating the adsorbent material in the adsorber unit to a temperature of 60°C to 150°C. The CO2 separated from the adsorber unit is put to further use.
Das Verfahren umfasst als ersten Schritt die Adsorption von Kohlendioxid (CO2) aus der Umgebungsluft in einer stationären Adsorbereinheit. Hierzu wird ein Strom von Umgebungsluft durch eine stationäre Adsorbereinheit geleitet. In der Adsorbereinheit werden Wasser und Kohlendioxid aus dem Luftstrom entfernt. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgen Was- serentfernung und CO2-Entfernung simultan in einem einzigen Adsorbermodul. The first step in the process is the adsorption of carbon dioxide (CO2) from the ambient air in a stationary adsorber unit. For this purpose, a stream of ambient air is passed through a stationary adsorber unit. In the adsorber unit, water and carbon dioxide are removed from the air flow. In one embodiment of the process, water removal and CO2 removal occur simultaneously in a single adsorber module.
In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird der Luftstrom zunächst getrocknet, d.h. im Luftstrom enthaltenes Wasser wird zumindest teilweise entfernt. In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Trocknung in einem zweistufigen Prozess. Dabei erfolgt zunächst eine Vortrocknung des Luftstroms über einen elektrisch betriebenen Vortrockner. In einer Ausführungsform ist der Vortrockner ein Kondensationstrockner. In einer anderen Ausführungsform ist der Vortrockner ein kontinuierlich arbeitender Adsorptionstrockner. In einer weiteren Ausführungsform ist der Vortrockner ein Rotationsentfeuchter. Der Vortrockner arbeitet druckunabhängig und entfernt ca. 30 bis 50% der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit. In einer Ausführungsform erfolgt die Vortrocknung bei einer Temperatur des Luftstroms von maximal 20°C. In another embodiment of the method, the air flow is first dried, ie the water contained in the air flow is at least partially removed. In one embodiment of the method, the drying takes place in a two-stage process. First of all, the air flow is pre-dried by an electrically operated pre-dryer. In one embodiment, the pre-dryer is a condensation dryer. In another embodiment, the pre-dryer is a continuously operating adsorption dryer. In another embodiment, the pre-dryer is a rotary dehumidifier. The pre-dryer works independently of the pressure and removes approx. 30 to 50% of the moisture contained in the air. In one embodiment, the pre-drying takes place at an air flow temperature of at most 20°C.
Der gegebenenfalls vorgetrocknete Luftstrom wird durch ein mit aktiviertem Aluminiumoxid befülltes Adsorbermodul geleitet. Darin werden aus dem Luftstrom Feuchtigkeit und darin enthaltenes Kohlendioxid entfernt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dieser Schritt solange durchgeführt, bis ein Abbruchkriterium erreicht wird, beispielsweise bis die Kapazitätsgrenze der Kohlendioxid-Aufnahme der Adsorbereinheit erreicht ist. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird dieser Schritt solange durchgeführt, bis eine vorgegebene Zeitdauer verstrichen ist. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird dieser Schritt solange durchgeführt, bis eine vorgegebene Temperatur in dem Adsorbermodul erreicht ist. Die aus der Adsorbereinheit herausströmende Luft ist an Kohlendioxid abgereichert. The air stream, which may have been pre-dried, is passed through an adsorber module filled with activated aluminum oxide. In it, moisture and the carbon dioxide contained in it are removed from the air flow. In one embodiment of the method, this step is carried out until a termination criterion is reached, for example until the carbon dioxide uptake capacity limit of the adsorber unit is reached. In a further embodiment of the method, this step is carried out until a predetermined period of time has elapsed. In a further embodiment of the method, this step is carried out until a predetermined temperature is reached in the adsorber module. The air flowing out of the adsorber unit is depleted in carbon dioxide.
Die Adsorbereinheit enthält ein Adsorbermaterial, das Kohlendioxid binden kann, und das Kohlendioxid wird von dem in den Adsorbermodulen der Adsorbereinheit enthaltenen Adsorbermaterial adsorbiert. Als Adsorbermaterial wird aktiviertes Aluminiumoxid eingesetzt, das keine organischen Zusätze wie Amine oder Aminoalkohole, Imprägnierungen oder Beschichtungen aufweist. The adsorber unit contains an adsorber material that can bind carbon dioxide, and the carbon dioxide is adsorbed by the adsorber material contained in the adsorber modules of the adsorber unit. Activated aluminum oxide is used as adsorber material, which has no organic additives such as amines or amino alcohols, impregnations or coatings.
Das Adsorbermaterial wird in granulärer Form eingesetzt und besteht aus sphärischen Partikeln mit einer Korngröße, d.h. einem Äquivalentdurchmesser, im Bereich von 1 bis 4 mm. In einer Ausführungsform beträgt die Schüttdichte des Adsorbermaterials von 730 bis 820 kg/m3. In einer Ausführungs- form beträgt die spezifische Oberfläche (BET-Oberfläche, gemessen nach DIN ISO 9277:2003-05) des Adsorbermaterials von 100 bis 250 m2/g. In einer Ausführungsform beträgt die Druckfestigkeit des Adsorbermaterials von 3 bis 4 kg. In einer Ausführungsform liegt das Adsorbermaterial in mindestens einem Filtermodul der Adsorbereinheit als Schüttung vor. In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein für den Luftstrom durchlässiger Behälter in einem Filtermodul der Adsorbereinheit mit dem Adsorbermaterial gefüllt. The adsorber material is used in granular form and consists of spherical particles with a grain size, ie an equivalent diameter, in the range from 1 to 4 mm. In one embodiment, the bulk density of the adsorber material is from 730 to 820 kg/m 3 . In an execution form is the specific surface area (BET surface area, measured according to DIN ISO 9277:2003-05) of the adsorber material from 100 to 250 m 2 /g. In one embodiment, the compressive strength of the adsorber material is from 3 to 4 kg. In one embodiment, the adsorber material is present as a bed in at least one filter module of the adsorber unit. In a further embodiment, at least one container which is permeable to the air flow is filled with the adsorber material in a filter module of the adsorber unit.
Die Adsorption des Kohlendioxids erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 45°C und bei Normaldruck. Der erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Normaldruck durchgeführt, es erfolgt also keine Kompression des eingeleiteten Umgebungsluftstroms. Die Temperatur im Adsorbermodul steigt aufgrund der exothermen Adsorptionsreaktion während des ersten Schritts an. The carbon dioxide is adsorbed at a temperature in the range from 20° C. to 45° C. and at atmospheric pressure. The first step of the method according to the invention is carried out at normal pressure, so there is no compression of the ambient air flow introduced. The temperature in the adsorber module increases due to the exothermic adsorption reaction during the first step.
Nach Beendigung des ersten Schritts des erfindungsgemäßen Verfahrens, beispielsweise nach Erreichen der Kapazitätsgrenze der Adsorbereinheit oder nach dem Ende einer vorgegebenen Zeitdauer oder bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur in der Adsorbereinheit, wird der Luftstrom durch die mit Kohlendioxid beladene Adsorbereinheit unterbrochen und das in der Adsorbereinheit gebundene adsorbierte Kohlendioxid wird anschließend desorbiert. In einer Ausführungsform beträgt die vorgegebene Zeitdauer von 1 h bis 5 h, beispielsweise 2 h. After the end of the first step of the method according to the invention, for example after the capacity limit of the adsorber unit has been reached or after the end of a predetermined period of time or when a predetermined temperature has been reached in the adsorber unit, the air flow through the adsorber unit loaded with carbon dioxide is interrupted and the adsorbed air bound in the adsorber unit Carbon dioxide is then desorbed. In one embodiment, the predetermined period of time is from 1 hour to 5 hours, for example 2 hours.
Die Desorption des Kohlendioxids aus der Adsorbereinheit erfolgt durch Erhitzen des Adsorbermaterials in der Adsorbereinheit. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Desorption des Kohlendioxids aus der Adsorbereinheit durch Erhitzen des Adsorbermaterials in der Adsorbereinheit und Verringerung des Drucks. Dadurch wird das adsorbierte CO2 in die Gasphase überführt und das Filtermodul wird regeneriert. Das aus der Adsorbereinheit abgetrennte CO2 wird einer weiteren Verwendung zugeführt. The carbon dioxide is desorbed from the adsorber unit by heating the adsorber material in the adsorber unit. In a further embodiment, the carbon dioxide is desorbed from the adsorber unit by heating the adsorber material in the adsorber unit and reducing the pressure. The adsorbed CO2 is thereby converted into the gas phase and the filter module is regenerated. The CO2 separated from the adsorber unit is put to further use.
Zur Desorption des Kohlendioxids wird das beladene Adsorptionsmaterial auf eine Temperatur im Bereich von 60°C bis 150°C, beispielsweise 60°C bis 100°C, oder 60°C bis 80°C erhitzt. In einer weiteren Ausführungsform wird in der Adsorbereinheit außerdem ein Unterdrück im Bereich von 10 bis 50 mbar (1000 bis 950 mbar absolut) erzeugt. For desorption of the carbon dioxide, the loaded adsorption material is heated to a temperature in the range from 60° C. to 150° C., for example 60° C. to 100°C, or 60°C to 80°C heated. In a further embodiment, a negative pressure in the range from 10 to 50 mbar (1000 to 950 mbar absolute) is also generated in the adsorber unit.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zur Desorption das beladene Adsorptionsmaterial auf eine Temperatur im Bereich von 60°C bis 100°C, beispielsweise eine Temperatur im Bereich von 60°C bis 80°C, erhitzt und es wird ein Hilfsgas durch die Adsorbereinheit geleitet. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Hilfsgas Umgebungsluft. In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Adsorbereinheit mit dem Hilfsgas befüllt, anschließend wird in der Adsorbereinheit ein Unterdrück im Bereich von 10 bis 50 mbar (1000 bis 950 mbar absolut) erzeugt, um das freigesetzte CO2 und das Hilfsgas abzusaugen. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Befüllen und Absaugen mehrfach wiederholt, beispielsweise zwei oder drei Mal. In another embodiment of the method, the loaded adsorption material is heated to a temperature in the range from 60° C. to 100° C., for example a temperature in the range from 60° C. to 80° C., for desorption, and an auxiliary gas is passed through the adsorber unit . In one embodiment of the method, the auxiliary gas is ambient air. In a further embodiment of the method, the adsorber unit is filled with the auxiliary gas, then a negative pressure in the range of 10 to 50 mbar (1000 to 950 mbar absolute) is generated in the adsorber unit in order to suck off the released CO2 and the auxiliary gas. In one embodiment of the method, the filling and suction is repeated several times, for example two or three times.
Nach Beendigung der Desorption lässt man die Adsorbereinheit auf Raumtemperatur abkühlen oder kühlt das Adsorbermaterial aktiv ab. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach Beendigung der Desorption unmittelbar die Adsorption gestartet. Sobald die Bedingungen der Adsorption erfüllt sind, d.h. das Adsorbermaterial ausreichend abgekühlt ist, werden wieder CO2 Moleküle gebunden. In einer Ausführungsform dauert der Übergang zwischen Desorption und Adsorption von 10 min bis 60 min. After the desorption has ended, the adsorber unit is allowed to cool down to room temperature or the adsorber material is actively cooled. In one embodiment of the method, the adsorption is started immediately after the end of the desorption. As soon as the adsorption conditions are met, i.e. the adsorber material has cooled down sufficiently, CO2 molecules are bound again. In one embodiment, the transition between desorption and adsorption lasts from 10 minutes to 60 minutes.
Die Adsorption und Desorption finden innerhalb des Adsorbermoduls statt. Je nach Adsorptionszustand (Beginn, Mitte, Ende der Beladung) werden zwischen 1/3 und 2/3 des eingeleiteten Wasserdampfs nicht an das Adsorbermaterial gebunden. Durch Variation der Prozessbedingungen kann bis zu 90 % Wasserdurchlass erreicht werden. Entscheidend sind hierbei die Temperatur des Luftstromes und die Temperatur im Adsorbermaterial. Bei 10°C Lufttemperatur und 25-30°C im Adsorbermaterial wird ein Betriebspunkt erreicht, der eine maximale CO2-Aufnahme ermöglicht, während Wasserdampf weitgehend durchgelassen wird. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Temperatur im Adsorbermaterial während der Adsorptionsphase im Temperaturbereich von 25 bis 30°C gehalten. Adsorption and desorption take place inside the adsorber module. Depending on the state of adsorption (beginning, middle, end of loading), between 1/3 and 2/3 of the water vapor introduced is not bound to the adsorber material. By varying the process conditions, up to 90% water permeability can be achieved. The decisive factors here are the temperature of the air flow and the temperature in the adsorber material. At an air temperature of 10°C and 25-30°C in the adsorber material, an operating point is reached that enables maximum CO2 absorption, while water vapor is largely let through. In one embodiment of the method the temperature in the adsorber material is kept in the temperature range of 25 to 30°C during the adsorption phase.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Adsorptionsschritt so lange durchgeführt, bis die T emperatur im Adsorbermodul auf 45°C gestiegen ist, dann wird auf den Desorptionsmodus umgeschaltet und das Adsorbermaterial auf 60°C erhitzt und es wird Außenluft als Hilfsgas durchgeleitet. Das Umschalten zwischen Adsorption und Desorption erfordert nur einen geringen Temperaturanstieg von ca. 15 K. Optional kann ein schwaches Vakuum angelegt werden. Allgemein kann die Desorption durch Wärmeeintrag, Vakuum oder beides realisiert werden. In a further embodiment of the method, the adsorption step is carried out until the temperature in the adsorber module has risen to 45° C., then it is switched to the desorption mode and the adsorber material is heated to 60° C. and outside air is passed through as the auxiliary gas. Switching between adsorption and desorption only requires a small temperature increase of about 15 K. Optionally, a weak vacuum can be applied. In general, the desorption can be realized by heat input, vacuum or both.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird dieses kontinuierlich durchgeführt, d.h. Adsorptionsschritt und Desorptionsschritt erfolgen im Wechsel hintereinander. In one embodiment of the process, this is carried out continuously, i.e. the adsorption step and desorption step take place alternately in succession.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen, insbesondere kann es einen Beitrag zur Verringerung von Umweltbelastung und Energieverbrauch leisten. Das Kohlendioxid wird so der Atmosphäre bzw. der Umgebungsluft der Adsorbereinheit entzogen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich der Umgebungsluft in belasteten Zonen, z.B. an stark befahrenen Straßen oder in Tunneln, signifikante Mengen an Kohlendioxid entziehen. In Tunneln lässt sich der Kohlendioxidgehalt der Luft signifikant reduzieren. Die energiesparende Fahrweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine Verringerung der Kosten pro Tonne des gewonnenen Kohlendioxids. The method according to the invention offers a number of advantages, in particular it can contribute to reducing environmental pollution and energy consumption. The carbon dioxide is thus removed from the atmosphere or the ambient air of the adsorber unit. By using the method according to the invention, significant amounts of carbon dioxide can be removed from the ambient air in polluted zones, e.g. on busy roads or in tunnels. The carbon dioxide content of the air can be significantly reduced in tunnels. The energy-saving mode of operation of the method according to the invention makes it possible to reduce the costs per ton of carbon dioxide obtained.
Das in der Umgebungsluft enthaltene Kohlendioxid, das z.B. aus den Abgasen von Verbrennungsmotoren stammt, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren industriell nutzbar gemacht, da es nach der Desorption in konzentrierter Form zur Verfügung steht und nicht mehr durch die anderen Luftbestandteile verdünnt ist. Gegenstand der Erfindung ist auch ein System zur Verwertung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft. Das System weist eine Einströmöffnung auf, welche strömungstechnisch mit einer Austrittsöffnung verbunden ist, die ein Gebläse oder einen Ventilator aufweist, so dass ein Luftkanal gebildet ist und Luft aus der Umgebung angesaugt und bei Normaldruck durch eine stationäre Adsorbereinheit geführt wird, die ein sphärisches Granulat aus aktiviertem Aluminiumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 bis 4 mm enthält und dafür eingerichtet ist, Kohlendioxid aus dem Umgebungsluftstrom während einer Adsorptionsphase zu binden und gebundenes Kohlendioxid während einer Desorptionsphase freizusetzen. Die Adsorbereinheit umfasst Kühlelemente zur Wärmeabfuhr aus dem Adsorbermaterial, die in den Innenraum des Adsorbermoduls und in das darin befindliche Adsorbermaterial ragen. Das System umfasst ein Desorptionsmodul, das dazu eingerichtet ist, in der Adsorbereinheit adsorbiertes Kohlendioxid aus dieser zu desorbieren, und umfasst Heizmittel, um während der Desorptionsphase das Adsorbermaterial in der Adsorbereinheit zu erhitzen. In einer Ausführungsform umfasst das System Unterdruckmittel, um während der Desorptionsphase einen Unterdrück in der Adsorbereinheit zu erzeugen. The carbon dioxide contained in the ambient air, which originates for example from the exhaust gases of internal combustion engines, is made industrially usable by the method according to the invention since it is available in concentrated form after desorption and is no longer diluted by the other air components. The invention also relates to a system for utilizing carbon dioxide from the ambient air. The system has an inflow opening which is fluidically connected to an outlet opening which has a blower or a fan, so that an air duct is formed and air is sucked in from the environment and guided through a stationary adsorber unit at normal pressure, which consists of spherical granules activated alumina with a mean particle diameter in the range 1 to 4 mm and is adapted to bind carbon dioxide from the ambient air flow during an adsorption phase and to release bound carbon dioxide during a desorption phase. The adsorber unit includes cooling elements for dissipating heat from the adsorber material, which protrude into the interior of the adsorber module and into the adsorber material located therein. The system comprises a desorption module which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber unit therefrom and comprises heating means in order to heat the adsorber material in the adsorber unit during the desorption phase. In one embodiment, the system comprises vacuum means to create a vacuum in the adsorber unit during the desorption phase.
Das System umfasst eine stationäre Adsorbereinheit, die zur Adsorption von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft eingerichtet ist, und ein Desorptionsmodul, das dazu eingerichtet ist, in der Adsorbereinheit adsorbiertes Kohlendioxid aus dieser zu desorbieren. Das System ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. The system comprises a stationary adsorber unit, which is set up to adsorb carbon dioxide from the ambient air, and a desorption module, which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber unit from the latter. The system is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
Das System umfasst eine Adsorbereinheit, die zur Adsorption von Kohlendioxid (CO2) aus der Umgebungsluft eingerichtet ist. In einer Ausführungsform umfasst die Adsorbereinheit ein Gehäuse mit wenigstens einer Ein- und Ausströmöffnung in der Gehäusewandung, ein Filtermodul im Inneren des Gehäuses, welches strömungstechnisch mit der Ein- und Austrittsöffnung verbunden ist, so dass ein Luftkanal gebildet ist, und eine Luftansaug- Vorrichtung, um Luft aus der Umgebung anzusaugen und durch das Filtermodul zu führen. In einer Ausführungsform ist die Luftansaug-Vorrichtung ein Gebläse. In einer anderen Ausführungsform ist die Luftansaug-Vorrichtung ein Ventilator. In einer Ausführungsform ist die Luftansaug-Vorrichtung für einen nominalen Luftstrom von 1.000 bis 15.000 m3/h, beispielsweise 8.000 bis 15.000 m3/h ausgelegt. Hierfür ist eine Gebläseleistung bzw. Ventilatorleistung im Bereich von 1 bis 15 kW, insbesondere 1 bis 5 kW erforderlich. The system includes an adsorber unit that is set up to adsorb carbon dioxide (CO2) from the ambient air. In one embodiment, the adsorber unit comprises a housing with at least one inflow and outflow opening in the housing wall, a filter module inside the housing, which is fluidically connected to the inflow and outflow opening, so that an air duct is formed, and an air intake device, to suck in air from the environment and lead it through the filter module. In one embodiment, the air induction device is a fan. In another embodiment, the air intake device a fan. In one embodiment, the air intake device is designed for a nominal air flow of 1,000 to 15,000 m 3 /h, for example 8,000 to 15,000 m 3 /h. A blower power or fan power in the range of 1 to 15 kW, in particular 1 to 5 kW, is required for this.
Die Adsorbereinheit enthält ein Adsorbermaterial, das Kohlendioxid binden kann, und das Kohlendioxid wird von dem in den Adsorbermodulen der Adsorbereinheit enthaltenen Adsorbermaterial adsorbiert. Als Adsorbermaterial wird aktiviertes Aluminiumoxid eingesetzt, das keine organischen Zusätze wie Amine oder Aminoalkohole, Imprägnierungen oder Beschichtungen aufweist. The adsorber unit contains an adsorber material that can bind carbon dioxide, and the carbon dioxide is adsorbed by the adsorber material contained in the adsorber modules of the adsorber unit. Activated aluminum oxide is used as adsorber material, which has no organic additives such as amines or amino alcohols, impregnations or coatings.
Das Adsorbermaterial wird in granulärer Form eingesetzt und besteht aus sphärischen Partikeln mit einer Korngröße, d.h. einem Äquivalentdurchmesser, im Bereich von 1 bis 4 mm. In einer Ausführungsform beträgt die Schüttdichte des Adsorbermaterials von 730 bis 820 kg/m3. In einer Ausführungsform beträgt die Druckfestigkeit des Adsorbermaterials von 3 bis 4 kg. In einer Ausführungsform liegt das Adsorbermaterial in mindestens einem Filtermodul der Adsorbereinheit als Schüttung vor. In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein für den Luftstrom durchlässiger Behälter in einem Filtermodul der Adsorbereinheit mit dem Adsorbermaterial gefüllt. The adsorber material is used in granular form and consists of spherical particles with a grain size, ie an equivalent diameter, in the range from 1 to 4 mm. In one embodiment, the bulk density of the adsorber material is from 730 to 820 kg/m 3 . In one embodiment, the compressive strength of the adsorber material is from 3 to 4 kg. In one embodiment, the adsorber material is present as a bed in at least one filter module of the adsorber unit. In a further embodiment, at least one container which is permeable to the air flow is filled with the adsorber material in a filter module of the adsorber unit.
Die Adsorbereinheit umfasst Mittel zur Temperierung des Adsorbermaterials, insbesondere zur Wärmeabfuhr aus dem Adsorbermaterial. Die Mittel zur Temperierung umfassen Kühlelemente, die in den Innenraum des Filtermoduls und in das darin befindliche Adsorbermaterial ragen. In einer Ausführungsform umfassen die Kühlelemente Kühlfinger oder Kühlrippen. In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Kühlelemente Kühlrohre. In einer weiteren Ausführungsform werden die Kühlelemente aktiv gekühlt. The adsorber unit includes means for controlling the temperature of the adsorber material, in particular for dissipating heat from the adsorber material. The means for temperature control include cooling elements that protrude into the interior of the filter module and into the adsorber material located therein. In one embodiment, the cooling elements comprise cold fingers or cooling fins. In another embodiment, the cooling elements include cooling tubes. In a further embodiment, the cooling elements are actively cooled.
In einer Ausführungsform ist am Ausgang der Adsorbereinheit ein CO2- Sensor angeordnet, der den CC^-Gehalt des austretenden Gasstroms misst. Während der Adsorptionsphase ist der CO2-Gehalt des austretenden Gasstroms sehr gering. Nach dem Erreichen der Kapazitätsgrenze des Ad- sorbermaterials steigt der C02-Gehalt des austretenden Gasstroms schnell an ("Durchbruch"). Der CO2-Sensor ermöglicht daher, es schnell und zuverlässig zu erkennen, wenn die Kapazitätsgrenze des Adsorbermaterials erreicht ist. In one embodiment, a CO2 sensor is arranged at the outlet of the adsorber unit, which measures the CC^ content of the exiting gas stream. During the adsorption phase, the CO2 content of the exiting gas stream is very low. After reaching the capacity limit of the ad sorber material, the CO2 content of the exiting gas flow increases rapidly ("breakthrough"). The CO2 sensor therefore makes it possible to quickly and reliably detect when the capacity limit of the adsorber material has been reached.
In einer Ausführungsform ist die Adsorbereinheit eine stationäre Anlage, die an Orten eingesetzt wird, an denen hohe Kohlendioxidkonzentrationen in der Luft auftreten, z.B. in Ballungsgebieten, an stark befahrenen Straßen oder in Tunneln. In einer Ausführungsform ist die Adsorbereinheit in einem Tunnel montiert, z.B. an der Tunneldecke. Es können in einem Tunnel auch mehrere Adsorbereinheiten vorhanden sein. In einer anderen Ausführungsform ist die stationäre Adsorbereinheit außerhalb des Tunnels angeordnet und über geeignete Vorrichtungen wird ein Luftstrom aus dem Tunnelinneren abgesaugt, durch die Adsorbereinheit geleitet und anschließend wieder in den Tunnel zurückgeführt. In one embodiment, the adsorber unit is a stationary system that is used in locations where high concentrations of carbon dioxide in the air occur, e.g. in urban areas, on busy roads or in tunnels. In one embodiment, the adsorber unit is mounted in a tunnel, e.g., on the tunnel ceiling. There can also be several adsorber units in one tunnel. In another embodiment, the stationary adsorber unit is arranged outside the tunnel and an air flow is sucked out of the inside of the tunnel via suitable devices, passed through the adsorber unit and then fed back into the tunnel.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Adsorbereinheit für einen nominalen Luftstrom von 1.000 bis 15.000 m3/h, beispielsweise 8.000 bis 15.000 m3/h ausgelegt. Hierfür ist eine Gebläse- bzw. Ventilatorleistung im Bereich von 1 bis 15 kW, insbesondere 1 bis 5 kW erforderlich. In einer speziellen Ausführungsform arbeitet die Luftansaug-Vorrichtung mit einem nominalen Luftstrom von 10.000 m3/h und benötigt eine Gebläseleistung bzw. Ventilatorleistung von lediglich 2 kW. In an exemplary embodiment, the adsorber unit is designed for a nominal air flow of 1,000 to 15,000 m 3 /h, for example 8,000 to 15,000 m 3 /h. A blower or fan power in the range from 1 to 15 kW, in particular 1 to 5 kW, is required for this. In a special embodiment, the air intake device works with a nominal air flow of 10,000 m 3 /h and requires a blower power or fan power of only 2 kW.
In einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße System eine Entfeuchtungseinheit, die einem Adsorbermodul vorgeschaltet ist. Die Entfeuchtungseinheit ist dafür eingerichtet, einen dem System zugeführten Umgebungsluftstrom zu trocknen. Die Entfeuchtungsvorrichtung bzw. Trocknungsvorrichtung ist im Luftkanal der Adsorbereinheit angeordnet und entfernt Wasser aus dem Luftstrom, bevor er in das Adsorbermodul bzw. Filtermodul eintritt. Durch die Trocknung des Luftstroms wird verhindert, dass die Adsorptionskapazität des Adsorbermaterials für Kohlendioxid durch Wasserbeladung geschmälert wird. In einer Ausführungsform umfasst die Trocknungsvorrichtung einen kontinuierlich arbeitenden elektrisch betriebenen Vortrockner. In einer Ausführungsform ist der Vortrockner ein Kondensationstrockner. In einer anderen Ausführungsform ist der Vortrockner ein kontinuierlich arbeitender Adsorptionstrockner. In einer weiteren Ausführungsform ist der Vortrockner ein Rotationsentfeuchter. In einer Ausführungsform weist der Vortrockner eine Leistungsaufnahme im Bereich von 9 kW bis 15 kW auf. In one embodiment, the system according to the invention has a dehumidification unit which is connected upstream of an adsorber module. The dehumidification unit is configured to dry an ambient air flow supplied to the system. The dehumidifying device or drying device is arranged in the air duct of the adsorber unit and removes water from the air flow before it enters the adsorber module or filter module. The drying of the air stream prevents the adsorption capacity of the adsorber material for carbon dioxide from being reduced by water loading. In one embodiment, the drying device comprises a continuously operating, electrically operated pre-dryer. In one embodiment, the pre-dryer is a condensation dryer. In another embodiment, the pre-dryer is a continuously operating adsorption dryer. In another embodiment, the pre-dryer is a rotary dehumidifier. In one embodiment, the pre-dryer has a power consumption in the range from 9 kW to 15 kW.
Das erfindungsgemäße System umfasst ein Desorptionsmodul, das dazu eingerichtet ist, in dem Adsorbermaterial adsorbiertes Kohlendioxid aus diesem zu desorbieren. In dem Desorptionsmodul wird aus dem mit CO2 gesättigten Adsorbermaterial durch die Kombination von Wärme und leichten Unterdrück das CO2 vom Adsorbermaterial gelöst. Etwaige Verunreinigungen verbleiben auf dem Adsorbermaterial. Das reine CO2 wird abgesaugt und verlässt nahezu drucklos das Desorptionsmodul. Es kann dann direkt weiterverwendet werden. The system according to the invention comprises a desorption module which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber material from the latter. In the desorption module, the CO2 is released from the adsorber material saturated with CO2 through the combination of heat and slight negative pressure. Any impurities remain on the adsorber material. The pure CO2 is extracted and leaves the desorption module almost without pressure. It can then be used directly.
In einer Ausführungsform ist das Desorptionsmodul dazu eingerichtet, den Druck in einem mit einem Adsorbermaterial gefüllten Filtermodul zu verringern und das Adsorbermaterial zu erhitzen und dadurch Kohlendioxid aus dem Filtermodul zu desorbieren und aus dem Filtermodul abzusaugen. In one embodiment, the desorption module is set up to reduce the pressure in a filter module filled with an adsorber material and to heat the adsorber material and thereby desorb carbon dioxide from the filter module and suck it out of the filter module.
In einer anderen Ausführungsform ist das Desorptionsmodul dazu eingerichtet, ein Hilfsgas in ein mit einem Adsorbermaterial gefüllten Filtermodul zu einzuleiten und das Adsorbermaterial zu erhitzen und dadurch Kohlendioxid aus dem Filtermodul zu desorbieren und aus dem Filtermodul auszuleiten. In another embodiment, the desorption module is set up to introduce an auxiliary gas into a filter module filled with an adsorber material and to heat the adsorber material and thereby desorb carbon dioxide from the filter module and discharge it from the filter module.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels illustriert und wird unter Bezugnahme auf das Beispiel und die zugehörige Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt: It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention. The invention is illustrated below using an exemplary embodiment and is further described with reference to the example and the associated drawing. It shows:
Figur 1 eine Messkurve des Verlaufs des CC^-Gehalts und der Temperatur über die Zeit eines Luftstroms in einem Adsorptionsmodul einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems während eines Adsorptionsschritts einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 1 shows a measurement curve of the course of the CC^ content and the temperature over time of an air flow in an adsorption module of an embodiment of the system according to the invention during an adsorption step of an embodiment of the method according to the invention.
Figur 1 zeigt eine Messkurve des Verlaufs des CC^-Gehalts und der Temperatur über die Zeit eines Luftstroms in einem Adsorptionsmodul einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems während eines Adsorptionsschritts einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. FIG. 1 shows a measurement curve of the course of the CC^ content and the temperature over time of an air flow in an adsorption module of an embodiment of the system according to the invention during an adsorption step of an embodiment of the method according to the invention.
Mit einer prototypischen Demonstrationsanlage wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt. In die Adsorbereinheit wurden 1.000 kg aktiviertes Aluminiumoxid (sphärisches Granulat) mit einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 ,5 bis 3 mm (Kornfraktion 7 x 12 bzw. 7 x 14 Mesh) und einer Schüttdichte von ca. 800 kg/m3 gefüllt. Nach Inbetriebnahme der Anlage wurde bei einem Luftstrom von maximal 12.500 m3/h am Ausgang ein sofortiger rascher Abfall der CO2-Konzentration von 440 ppm auf nahezu 0 ppm gemessen. Es wurden über einen Zeitraum von 2 Stunden mehr als 99% des im Luftstrom enthaltenen Kohlendioxids adsorbiert. Experimental investigations were carried out with a prototype demonstration plant. 1,000 kg of activated aluminum oxide (spherical granules) with an average particle diameter in the range from 1.5 to 3 mm (grain fraction 7×12 or 7×14 mesh) and a bulk density of approx. 800 kg/m 3 were filled into the adsorber unit. After the plant was commissioned, an immediate rapid drop in the CO2 concentration from 440 ppm to almost 0 ppm was measured at the outlet with an air flow of maximum 12,500 m 3 /h. More than 99% of the carbon dioxide contained in the air stream was adsorbed over a period of 2 hours.
Die Adsorption von Feuchtigkeit und CO2 in der Adsorbereinheit bewirkte innerhalb des Versuchszeitraums einen Temperaturanstieg von ca. 22°C auf 45°C, da beide Adsorptionsvorgänge exotherm verlaufen. The adsorption of moisture and CO2 in the adsorber unit caused the temperature to rise from approx. 22°C to 45°C within the test period, since both adsorption processes are exothermic.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: PATENT CLAIMS:
1. Verfahren zur Verwertung von in der Umgebungsluft enthaltenem Kohlendioxid, umfassend die Adsorption von Kohlendioxid aus einem Umgebungsluftstrom in einer Adsorbereinheit, welche ein Adsorbermaterial für CO2 enthält, und anschließend die Desorption von adsorbiertem Kohlendioxid aus der Adsorbereinheit, wobei die Adsorption von Kohlendioxid in einem Adsorbermodul erfolgt, das ein sphärisches Granulat aus aktiviertem Aluminiumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 bis 4 mm enthält, und die Adsorption so lange durchgeführt wird, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist, und dann die Desorption von Kohlendioxid erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Adsorption von Kohlendioxid bei Normaldruck und bei einer Temperatur im Bereich von 20°C bis 45°C erfolgt, und dass die Desorption von adsorbiertem Kohlendioxid durch Erhitzen des Adsorbermaterials in der Adsorbereinheit auf eine Temperatur von 60°C bis 150°C erfolgt und das aus der Adsorbereinheit abgetrennte CO2 einer weiteren Verwendung zugeführt wird. 1. A process for the utilization of carbon dioxide contained in the ambient air, comprising the adsorption of carbon dioxide from an ambient air stream in an adsorber unit, which contains an adsorber material for CO2, and then the desorption of adsorbed carbon dioxide from the adsorber unit, the adsorption of carbon dioxide in an adsorber module takes place, which contains spherical granules of activated aluminum oxide with an average particle diameter in the range from 1 to 4 mm, and the adsorption is carried out until a termination criterion is reached, and then the desorption of carbon dioxide takes place, characterized in that the adsorption of carbon dioxide takes place at normal pressure and at a temperature in the range from 20°C to 45°C, and that the desorption of adsorbed carbon dioxide takes place by heating the adsorber material in the adsorber unit to a temperature of 60°C to 150°C and that from the Adsorber separated CO2 is supplied to a further use.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , worin das Abbruchkriterium das Erreichen der Kapazitätsgrenze des Adsorbermaterials für die Adsorption von CO2 ist. 2. The method according to claim 1, wherein the termination criterion is reaching the capacity limit of the adsorber material for the adsorption of CO2.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , worin das Abbruchkriterium der Ablauf einer vorgegebenen Zeitdauer ist. 3. The method according to claim 1, wherein the termination criterion is the expiry of a predetermined period of time.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , worin das Abbruchkriterium das Erreichen einer vorgegebenen Temperatur im Adsorbermodul ist. 4. The method according to claim 1, wherein the termination criterion is reaching a predetermined temperature in the adsorber module.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem vor der Adsorption von Kohlendioxid im Luftstrom enthaltenes Wasser zumindest teilweise entfernt wird, indem dem der Luftstrom zur Entfernung von Wasser durch einen kontinuierlich arbeitenden Adsorptionstrockner oder einen Rotationsentfeuchter geleitet wird. System zur Verwertung von Kohlendioxid aus der Umgebungsluft, welches eine Einströmöffnung aufweist, welche strömungstechnisch mit einer Austrittsöffnung verbunden ist, die ein Gebläse oder einen Ventilator aufweist, so dass ein Luftkanal gebildet ist und Luft aus der Umgebung angesaugt und bei Normaldruck durch eine stationäre Adsorbereinheit geführt wird, die ein sphärisches Granulat aus aktiviertem Aluminiumoxid mit einem mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von 1 bis 4 mm enthält und dafür eingerichtet ist, Kohlendioxid aus dem Umgebungsluftstrom während einer Adsorptionsphase zu binden und gebundenes Kohlendioxid während einer Desorptionsphase freizusetzen, wobei die Adsorbereinheit Kühlelemente zur Wärmeabfuhr aus dem Adsorbermaterial umfasst, die in den Innenraum des Adsorbermoduls und in das darin befindliche Adsorbermaterial ragen, und wobei das System ein Desorptionsmodul umfasst, das dazu eingerichtet ist, in der Adsorbereinheit adsorbiertes Kohlendioxid aus dieser zu desorbieren, und Heizmittel umfasst, um während der Desorptionsphase das Adsorbermaterial in der Adsorbereinheit zu erhitzen. System nach Anspruch 6, welches eine im Luftkanal der Adsorbereinheit angeordnet Entfeuchtungseinheit umfasst, die dafür eingerichtet ist, Wasser aus dem Luftstrom zu entfernen, bevor er in die Adsorbereinheit eintritt. System nach Anspruch 7, worin die Entfeuchtungseinheit einen kontinuierlich arbeitenden Adsorptionstrockner oder einen Rotationsentfeuchter umfasst. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, worin am Ausgang der Adsorbereinheit ein CO2-Sensor angeordnet ist, der den CO2-Gehalt des austretenden Gasstroms misst. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein prior to the adsorption of carbon dioxide contained in the air stream water is at least partially removed by the air stream is passed through a continuously operating adsorption dryer or a rotary dehumidifier to remove water. System for the utilization of carbon dioxide from the ambient air, which has an inflow opening which is fluidically connected to an outlet opening which has a blower or a ventilator, so that an air duct is formed and air is sucked in from the environment and passed through a stationary adsorber unit at normal pressure which contains spherical granules of activated aluminum oxide with an average particle diameter in the range from 1 to 4 mm and is set up to bind carbon dioxide from the ambient air flow during an adsorption phase and to release bound carbon dioxide during a desorption phase, the adsorber unit having cooling elements for heat dissipation the adsorber material, which protrude into the interior of the adsorber module and into the adsorber material located therein, and wherein the system comprises a desorption module, which is set up to desorb carbon dioxide adsorbed in the adsorber unit from this, and comprises heating means in order to during the desorption phase To heat adsorber material in the adsorber unit. System according to claim 6, comprising a dehumidification unit arranged in the air duct of the adsorber unit and adapted to remove water from the air flow before it enters the adsorber unit. A system according to claim 7, wherein the dehumidification unit comprises a continuous adsorption dryer or a rotary dehumidifier. System according to one of Claims 6 to 8, in which a CO2 sensor which measures the CO2 content of the exiting gas flow is arranged at the outlet of the adsorber unit.
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