PORTEFEUILLE

Am Professorship of Renewable Energy Carriers der ETH Zürich (PRE) wurde eine neuartige Technologie entwickelt um ökonomisch Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Umgebungsluft abzuscheiden. Dabei wird in einem zyklischen Prozess das CO2 zunächst in einem Filtermaterial chemisch gebunden und in einem zweiten Schritt kann das CO2 dann wieder durch Zufuhr von Niedertemperaturwärme aus dem Material abgepumpt werden. Dabei erhält man reines CO2. Das Filtermaterial kann dabei über viele tausend Zyklen wieder verwendet werden. Über 90% der Prozessenergie können dabei über kostengünstige Niedertemperaturwärme bei etwa 80°C – z.B. Solarwärme – gedeckt werden.

Anwendungsgebiete sind in einem ersten Schritt Nischenmärkte für technisches CO2 wie beispielsweise die CO2-Düngung in Gewächshäusern zur Steigerung der Photosyntheserate. Mittelfristig kann das CO2 als Energiespeicher und -transportmedium für erneuerbare Energien eingesetzt werden, nämlich bei der Synthese von flüssigen Treibstoffen aus CO2 und Wasser mittels erneuerbarer Energien. Die Gewinnung aus der Umgebungsluft ermöglicht dabei eine Bereitstellung des CO2 direkt am Ort der Verfügbarkeit erneuerbarer Energien, beispielsweise neben einem Solarkraftwerk.

Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Pilotanlage, welche 20 kg CO2 pro Tag aus der Atmosphäre abscheiden kann, was in etwa den CO2 Emissionen eines Schweizer Bürgers entspricht. Die in diesem Projekt entwickelte Pilotanlage soll die Grundlage für die Industrialisierung der Technologie bilden.

Vor dem Hintergrund dieser Anwendungen wurde im November 2009 das ETH Spin-off Unternehmen CLIMEWORKS GmbH gegründet, welches die Technologie nach einer erfolgreichen Pilotanlagendemonstration auf grossem Massstab in die Industrie transferieren und vermarkten soll.

Die Gebert Rüf Stiftung leistet für dieses Projekt eine Anschubfinanzierung, um den Technologietransfer vom vorhandenen Laborsystem zu einem massstäblichen Produkt zu bewältigen.

CO2 Abscheidung von Luft ist heutzutage noch eine unkonventionelle Möglichkeit den CO2 Gehalt in der Atmosphäre zu stabilisieren. Vielmehr wird die CO2 Abscheidung von Rauchgasen als gängige Methode betrachtet, um die CO2 Emissionen des Industrie- und Energiesektors zu reduzieren. Obwohl die CO2 Konzentration in einem Rauchgas um etwa den Faktor 300 höher ist als die CO2 Konzentration in Luft, ist der Energiebedarf um CO2 von Luft abzuscheiden maximal um einen Faktor 2 höher als der Energiebedarf der CO2 Abscheidung von einem Rauchgas. Die logistischen Vorteile der CO2 Abscheidung von Luft und die Möglichkeit auch CO2 Emissionen aus der Vergangenheit und von verteilten CO2 Quellen (z.B. Transportsektor) reduzieren zu können, können den energetischen Nachteil jedoch kompensieren und CO2 Abscheidung von Luft zu einer akzeptierten Technologie im Portfolio der CO2 Reduktionstechnologien werden lassen.

Ein früher Fokus auf die Kommerzialisierung einer Technologie zur CO2 Abscheidung von Luft kann ein international führendes Unternehmern in der Schweiz kreieren.

Die Projektergebnisse führten bisher zu 3 wissenschaftlichen Publikationen, sowie einer europäischen Patentanmeldung. Ferner wurde das Projekt in der Wirtschaftswoche, Lufthansa Exklusive, ETH Globe und viermal in der NZZ vorgestellt. Weiter generierte das Projekt zahlreiche Einladungen zu Vorträgen, wobei besonders folgende zu erwähnen sind: Keynote Schweizer Climate Forum 2010, Gastvorlesung 2010 / 2011 / 2012 an der ETH Zürich (Carbon Mitigation Kurs von Prof. Dr. Nicolas Gruber), Keynote / Closing Referat bei Ansys Konferenz 2011 / 2012 und Präsentation im Rahmen des Virgin Earth Challenge Programm bei Gastech 2012 (weltgrösste Gasmesse). Schliesslich wurde die ETH Zürich zusammen mit Climeworks im Herbst 2011 als einer von 11 Finalisten der Virgin Earth Challenge nominiert. Die Virgin Earth Challenge ist ein $25 mio Wettbewerb von Sir Richard Branson und Al Gore, welcher eine Technologie zur ökonomisch und ökologisch sinnvollen Reduktion von Treibhausgasen aus der Atmosphäre sucht. An diesem Wettbewerb nahmen über 2600 Teams bei.

Während des Projektes konnte das Konsortium bestehend aus ETH Zürich, Risoe (Dänemark) und Climeworks Unterstützung über EUR 2 mio durch ein Eurostars Projekt bekommen. Weiter erhielt Climeworks Unterstützung über CHF 100‘000 durch die Volkswirtschaftsstiftung, CHF 40‘000 durch Climate-KIC und CHF 100‘000 durch die de Vigier Stiftung. Im Dezember 2011 konnte Climeworks eine Finanzierungsrunde mit Privatpersonen und der Zürcher Kantonalbank (ZKB) über CHF 2.25 mio abschliessen.

Schliesslich nahm Climeworks im Dezember 2012 eine Pilotanlage mit einer Kapazität von mehr als einer Tonne CO2 pro Jahr in Betrieb, welche nun als Grundlage für die Industrialisierung der Technologie verwendet wird.

Weiterführende Informationen/Links:
Climeworks Gründer sind Referenten am Climate Forum 2010: http://media10.simplex.tv/shared/73/SmpMPclimateForum10.html
Climeworks gehört zu den Gewinnern des IMD Start-up Wettbewerbs.
Climeworks erhielt ein zinsfreies Darlehen über CHF 100'000 von der Volkswirtschaftsstiftung.
Climeworks gehört zu den Finalisten der Academic Enterprise Awards (ACES) 2011.
Climeworks gehört zu den Gewinnern des Businessplan Wettbewerb Liechtenstein-Rheintal: http://www.businessplan-wettbewerb.li/CFDOCS/cmsout/admin/index.cfm?GroupID=138&MandID=1&meID=202&
Climeworks schliesst erste Finanzierungsrunde über CHF 2.25mio ab
Climeworks gewinnt Proof-of-Concept Unterstützung von Climate-KIC: http://www.climate-kic.org/index.php?id=388

Concurrent Separation of CO2 and H2O from Air by a Temperature-Vacuum Swing Adsorption/Desorption Cycle. Wurzbacher J., Gebald C., Piatkowski N., Steinfeld A. Environmental Science & Technology, Vol. 46, pp. 9191-9198, 2012;
Separation of CO2 from Air by Temperature-Vacuum Swing Adsorption Using Diamine-Functionalized Silica Gel. Wurzbacher J., Gebald C., Steinfeld A Energy & Environmental Science, in press;
Amine-Based Nanofibrillated Cellulose As Adsorbent for CO2 Capture from Air. Gebald C., Wurzbacher J., Tingaut P., Zimmermann T., Steinfeld A. Environmental Science & Technology, in press.

3.9.2014, Medienmitteilung «Weltneuheit am Swiss Energy & Climate Summit http://portfolio.swisseconomic.ch/swissecs_medienmitteilung_audi-climeworks.pdf
6.1.2014, Audi Communication's online magazine: Out of Thin Air. http://audi-encounter.com/magazine/technology/01-2014/104-aus-der-luft-gegriffen
3.1.2014, 20minuten: Das sind die Hoffnungsträger 2014 - ETH-Forscher buaen CO2-Sauger
1.7.2012, Blick: Branson setzt auf CO2-Sauger aus Zürich
13.7.2012, DRS 4 News: Wenn CO2 aus der Luft gesaugt wird
16.12.2010, ETH life: Vier ETH Spin-offs unter den Finalisten
5.2.2010, NZZ: Die Welt retten - von heute auf übermorgen
17.6.10, ETH life: Umweltfreundliches Kohlendioxid-Filtern aus der Luft