Direct Ocean Capture: Captura entwickelt innovative Kohlendioxid-Filterung

Cleantech-Unternehmen Captura nutzt weiterentwickelte Elektroldialyse zur natürlichen CO₂-Filterung aus Meerwasser.

Captura ist ein Unternehmen, das sich auf die Entfernung von Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus dem Ozean spezialisiert hat. Die Technologie von Captura nutzt erneuerbare Elektrizität und Meerwasser, um CO₂ über einen natürlichen, chemischen Prozess aus dem Ozean zu entfernen. In diesem Cleanthinking-Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf die Technologie des kalifornischen Cleantech-Unternehmens und wie sie dazu beitragen kann, die Ziele für den Klimaschutz zu erreichen.

Derzeit gelangt eine Vielzahl an technischen Lösungen zur CO₂-Filterung aus dem Ozean bzw. aus Meerwasser an die Öffentlichkeit. Zuletzt kamen beispielsweise die Technologien von Running Tide einerseits und Brilliant Planet andererseits dazu. Mit Captura will nun ein weiteres Cleantech-Unternehmen, ansässig in den USA, einen Ansatz in die Tat umsetzen, um Kohlenstoffdioxid zu filtern und beispielsweise für die Herstellung von E-Fuels wie e-Methanol nutzbar machen.

Das Cleantech-Unternehmen entwickelt die sogenannte Direct Ocean Capture-Technologie. Diese ist am Forschungsinstitut Caltech entwickelt worden, das sich auch mit Lösungen rund um Weltraum-Solar beschäftigt. DOC-Technik hat nach Aussage des Unternehmens das Potenzial, kostengünstig höchst skalierbar zu sein. Das Verfahren basiert auf der Elektrodialyse, das Elektrizität und Ionenaustauschmembranen verwendet, um Wasser zu reinigen oder zu entsalzen.

Auf diese Weise macht sich Captura die natürliche Fähigkeit des Ozeans zunutze, der Atmosphäre CO₂ zu entziehen. Ohne die Technologie würde dieser bekannte Effekt zu einer zunehmenden Versauerung der Ozeane führen, da der Ozean 30 Prozent der weltweiten Emissionen absorbiert.

Weniger als 1 Prozent des Wassers wird abgezweigt und vorverarbeitet, um das Meerwasser in reines Salzwasser zu verwandeln. Dieses Salzwasser wird dann in der firmeneigenen Elektrodialyse verarbeitet. Die Elektrodialyse nutzt erneuerbare Elektrizität, um Salz und Wasser durch die sogenannte Dissoziation in eine Säure und eine Alkalibase aufzuspalten. Die entstandene Säure wird dann dem ursprünglichen Fluss des Meerwassers durch die Anlage zugesetzt, wodurch ein chemischer Prozess ausgelöst wird, der das CO₂ herauszieht.

Während die Direct Air Capture-Technologie Maschinen braucht, um Luft anzusaugen, braucht das neuartige Verfahren der Kalifornier keine Chemikalien für die Absorption und die anschließende Regeneration. Stattdessen nutzt die DOC-Technologie erneuerbare Energie und Meerwasser als Input-Stoffe und entfernt das CO₂ aus dem Ozean beim Durchfluss durch die Anlage.

Der CO₂-Inhalt des Wassers wird reduziert und zurück ins Meer gebracht. Dieses „dekarbonisierte“ Wasser bleibt dann an der Oberfläche des Ozeans und reagiert mit der Atmosphäre, um eine äquivalente Menge CO₂ abzubauen.

Auch Elektrodialyse ist energieintensiv

Die Elektrodialyse ist energieintensiv. Captura begegnet dem mit der Aussage, ein proprietäres Verfahren entwickelt zu haben, das sieben bis 10-mal effizienter sei als die beste kommerzielle Elektroldialyse am Markt. Captura CEO Steve Oldham weiter: „Dadurch ist unser Energieverbrauch für die Elektrodialyse viel geringer, als wenn jemand nach einer Lösung mit Standardtechnologie suchen würde. Deshalb gehen wir davon aus, dass wir nur ein Drittel bis ein Viertel des Energiebedarfs heutiger DAC-Systeme benötigen werden.“

Ein Vorteil der DOC-Technologie gegenüber DAC: Die volumetrische Konzentration von CO2 im Ozean ist 150-mal höher als die in der Luft. Um vergleichbare Mengen an CO2 zu erhalten ist es zwar teurer Wasser zu bewegen als Luft: „Aber es ist nicht 150 Mal teurer.“ Der Prozess erfordert keine seltenen Erden, produziert keine Nebenprodukte und kann vorhandene ozeanbasierte Infrastrukturen wie Entsalzungsanlagen oder stillgelegte Öl- und Gasplattformen für groß angelegte Einsätze nutzen.

Equinor und Hitachi finanzieren Captura

Im Januar 2023 hat das Cleantech-Unternehmen, das zu den 15 Gewinnern des Carbon Capture-Wettbewerbs von Elon Musk zählt, eine Finanzierungsrunde über 12 Millionen US-Dollar abgeschlossen. Beteiligt haben sich Equinor Ventures, der Corporate Venture Capital-Arm des multinationalen Energieunternehmens Equinor, und Aramco Ventures, das California Institute of Technology (Caltech), Future Planet Capital, Hitachi Ventures und mTerra Ventures.

Wir freuen uns sehr über den Beitritt dieser Gruppe von Investoren zum Captura-Team. Wir sind nun in der Lage, technische Innovationen, die am Caltech entstanden sind, mit der Erfahrung unserer globalen Industrie- und Finanzpartner zu kombinieren, um die kostengünstige, ozeanbasierte Kohlenstoffentfernung in großem Maßstab zu verwirklichen.“

Harry Atwater, Co-Gründer von Captura

Im Jahr 2022 begann Captura Meeresversuche mit ihrem ersten Pilot-System, das in der Lage ist, ein Tonnen CO2 jährlich in Newport Beach zu erfassen. Derzeit baut Captura ihr Pilot-System der nächsten Generation, das eine 100-fache Kapazität des ersten haben wird und voraussichtlich 2023 in einer ozeanbasierten Anlage installiert werden soll.

Parallel dazu entwickeln Capturas Ingenieure und Wissenschaftler proprietäre optimierte Membranen, um die elektrische Effizienz zu erhöhen und die Entfernungs-kosten weiter zu reduzieren. Seit der Gründung hat Captura Finanzierung durch eine Kombination aus privaten Investitionen, Regierungsgeldern und Auszeichnungen erhalten, einschließlich des ARPA-E SEED-Fonds des Department of Energy und der Unterstützung von SoCalGas.

Früherer CEO von Carbon Engineering

Das Team von Captura vereint Fachwissen aus der Kohlenstoffentfernungsindustrie, Erfahrung im Großanlagenbau und erstklassige Forscher und wird von Steve Oldham, dem ehemaligen CEO des Direct Air Capture-Unternehmens Carbon Engineering, geleitet.

Der Plan von Oldham für Captura sieht vor, Partnerschaften einzugehen und die Technologie zu lizenzieren, damit rasch viele DOC-Anlagen entstehen können. Erste Abnehmer werden im Versorgungssektor, der Entsalzungsindustrie und durch Betreiber von inaktiven Offshore-Gas- und Ölplattformen erwartet.

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