Entwicklung und Charakterisierung eines metallischen Substrats für ...

Kapitel 1
Einleitung
Während der letzten 100 Jahre stieg die mittlere Temperatur der Erdoberfläche um 0,6 ℃
bis 0,8 ℃ an [1, S. 337]. Dieses Phänomen wird als globale Erwärmung bezeichnet. Durch
das Abschmelzen von Gletschern und Polkappen erhöht sich der Meeresspiegel. Dies wird
in Zukunft zur Überflutung von Inseln und Küstenregionen führen. Auch werden Wetterkatastrophen
wie Wirbelstürme, Überflutungen und Dürreperioden erwartet [1, S. 338].
Nach heutiger, vorherrschender wissenschaftlicher Ansicht wird die globale Erwärmung
sehr wahrscheinlich durch die Emission von Treibhausgasen durch den Menschen mitverursacht
[2]. Die wichtigsten Treibhausgase sind Wasserdampf (H2O), Kohlenstoffdioxid
(CO2), Methan (CH4), troposphärisches Ozon (O3) Distickstoffmonoxid (N2O) und Fluorchlorkohlenwasserstoffe
(FCKW) [3]. Das Treibhausgas CO2 hat nach heutigem Kenntnisstand
einen Anteil von 80 % an der globalen Erwärmung [4]. Von dem emittierten CO2
werden 30 % durch fossile Kraftwerke ausgestoßen [5].
Einen Ansatz diesen Anteil zu reduzieren bietet die Technologie der CO2-Abtrennung
und Speicherung (engl. ” CO2 capture and storage (CCS)“). Bei der CCS-Technologie
wird das CO2 abgeschieden, zur Lagerstätte transportiert und dann gespeichert. Drei
Verfahrensvarianten kommen für die CO2-Abtrennung im Kraftwerk in Frage: die Rauchgasdekarbonisierung
(engl. ” Post-Combustion“), die Brenngasdekarbonisierung (engl.
” Pre-Combustion“) und die Verbrennung der Kohle mit Sauerstoff (engl. ” Oxyfuel-
Combustion“). Bei der Rauchgasdekarbonisierung wird das CO2 aus dem Rauchgas eines
konventionellen fossilen Kraftwerks abgetrennt. Die Verfahrensvariante der Brenngasdekarbonisierung
beruht darauf, Kohle mit Luft oder Sauerstoff zu vergasen und aus dem
Synthesegas das CO2 zu entfernen. Bei der dritten Variante entsteht durch die Verbrennung
mit reinem Sauerstoff ein CO2-reiches Rauchgas. Der im Rauchgas enthaltene Wasserdampf
wird auskondensiert. Im Anschluss wird das CO2-reiche Gas dann verflüssigt.
Ein in der chemischen Industrie schon etabliertes Verfahren zur CO2-Abscheidung ist die
Amin-Wäsche (z.B. Monoethanolamin). Sie hat aber einen Effizienzverlust des Kraftwerks
von 8,2 % bis 14 % zur Folge [6,7]. Des Weiteren werden große Mengen an toxischen Chemikalien
benötigt. Als Alternative bietet sich die Membrantechnologie an, die ab einem
CO2-Gehalt von 20 Vol.-% als konkurrenzfähig angesehen wird [8, 9]. Zudem sind Mem-