Kohlenstoff

Entdecken Sie mit CHAR’O eine innovative Perspektive für nachhaltige Zukunftslösungen. Unser Ziel ist es mit unserem technologischen Kohlenstoff neue, innovative und klimafreundliche Produkte für eine Vielzahl von Bereichen wie Asphalt, Beton, Polymeren, Ersatzprodukten für die Metallurgie und viele weitere Anwendungen zu ermöglichen. Wir wollen mit unserer Technologie einen bedeutenden Schritt in Richtung Netto-Null Gesellschaft beitragen. CHAR’O liefert dafür nachhaltige Lösungen, die nicht nur effizient, sondern auch ressourcenschonend sind.

Machen Sie mit uns den Wandel zu einer grüneren Zukunft und setzen Sie auf Qualität, Innovation und Umweltverträglichkeit – mit CHAR’O, wo Fortschritt auf Nachhaltigkeit trifft.

Ein paar Infos zu den Zusammenhängen von Kohle, Kohlenstoff und CO2

Wenn man es genau nimmt, dann speichert nicht die Kohle das CO2, sondern der Baum wandelt das CO2 mit Hilfe der Photosynthese in Zucker um, dieser wird dann in mehreren Folgeschritten zu Cellulose und Lignin umgewandelt. So kann der Baum wachsen und der Luft das klimaschädliche CO2 entziehen und sich binden.

Der Kohlenstoff, der in den Zellen der Bäume steckt, wird bei uns im Holzheizkraftwerk der Bioenergie Frauenfeld zu chemisch stabilem Kohlenstoff umgewandelt. So bleibt dieser nach der Verwendung im Boden langfristig gespeichert und kann nicht mehr in CO2 umgewandelt werden. Dieser Vorgang entzieht das CO2 somit langfristig der Atmosphäre.

Wie bei den meisten Themen gibt es auch hier unterschiedliche Meinungen. Um aktuell auf der eher pessimistischen und «sicheren» Seite zu sein, geht man bei Pflanzenkohle von einer jährlichen Zerfallsrate von 0.3% (Carbonfuture) aus. Berücksichtigen sollte man, dass unter diesem Wert verschiedenste Pflanzenkohlen zusammengefasst werden, welche sehr unterschiedlich sein können. CHAR’O gehört zu den Pflanzenkohlen mit einem hohen Kohlenstoffgehalt, da sie bei hohen Temperaturen produziert wird. Daraus resultiert, dass unsere Pflanzenkohle ein niedriges H/Corg Verhältnis von 0.15 aufweist. Je niedriger dieser Wert ist, desto stabiler ist der Kohlenstoff und desto niedriger ist gleichzeitig die Zersetzungsrate. Deswegen gehen wir bei unserem Kohlenstoff von einer niedrigeren Zersetzungsrate aus und hoffen, dass diese Raten in naher Zukunft noch genauer auf die jeweilige Kohle angepasst wird. Zudem wurde vor kurzem eine Studie veröffentlich, bei der die Permanenz von Kohle wie unserer genauer betrachtet wurde, d.h. es konnte ein sehr hoher Anteil an nicht ersetzbaren Kohlenstoff in unserer Kohle bestätigt werden.
Quelle: www.sciencedirect.com

Damit wir den in der CHAR’O Pflanzenkohle gespeicherten Kohlenstoff als Negativemission anrechnen können, wird der gesamte Herstellungsprozess überprüft. Zudem wird ermittelt, wie viel CO2 bei der Herstellung aufgewendet wird. Dazu gehört z.B. der Dieselverbrauch, der beim Transport für die Holzhackschnitzel sowie deren Zerkleinerung benötigt wird. Das dabei entstehende CO2 wird in reinen Kohlenstoff umgerechnet und dann vom analytisch ermittelten Kohlenstoffgehalt unserer Biokohle abgezogen.

Der Ermittlungspfad in Kurzform:

C-Gehalt Pflanzenkohle – C-Bedarf Produktion = C-Gehalt Pflanzenkohle ab Werk

C-Gehalt Pflanzenkohle ab Werk – C-Bedarf bis Endanwender = C-Senkenwert

Technischer Kohlenstoff: Unser einzigartiges Verfahren

In unserer hochmodernen Anlage nutzen wir das innovative Schwebefestbett-Vergaser-Verfahren von Syncraft, welches das Holz zu Holzgas und hochwertigen technischen Kohlenstoff verwandelt. Dieser Prozess ermöglicht eine gleichmässige Transformation des Rohstoffes bei Temperaturen von 850-900°C, wodurch der dabei entstehende Kohlenstoff an Reinheit gewinnt. Das Schwebefestbett ermöglicht optimale Bedingungen für die Reaktionsprozesse und das gleichmässige Entstehen des Holzgases. Dieses strömt zusammen mit dem fertig karbonisierten Kohlenstoff in den Filter, wo es vom Holzgas separiert wird.

Unser Verfahren beschleunigt einen Prozess, der normalerweise auf der Erde mehrere Millionen Jahre in Anspruch nehmen kann und zur Bildung von Materialien wie Steinkohle und dem besonders reinen Anthrazit geführt hat. Unsere Kohle erreicht eine Annäherung an diese hochreine Form des Kohlenstoffs.

Obwohl die Geologie diese Materialien und Prozesse schon lange kennt, rücken sie erst seit kurzem wieder verstärkt in den Fokus. Vor allem seitdem neue technische Prozesse für die Pyrolysierung verfügbar sind. Zudem tritt das Thema im Rahmen der Klimaerwärmung stärker als Methode zur Kohlenstoffreduktion (BCR – Biochar Carbon Removal) in den Fokus. Diese Erkenntnisse bestärken uns, dass wir mit unserem biogenen Kohlenstoff ein gutes Werkzeug im Kampf gegen den Klimawandel besitzen. Die Erde hat in ihrer Geschichte verschiedene Methoden genutzt, um Kohlenstoff aus der Atmosphäre im Boden zu speichern. Unsere Mission ist es, diesen Vorgang nun zu beschleunigen.

Rechts in Orange ist die Biomassezuführung sichtbar. Im nächsten Schritt erkennt man die Pyrolyseeinheit, die für die Umwandlung von Holz in Kohle zuständig ist. Anschließend erfolgt die Veredelung der Kohle zu hochwertigem Kohlenstoff im Schwebebettreaktor.

Produktionshalle mit den 8 Linien
2D-Schnitt des entstandenen Kohlenstoffs für die Analyse der Qualität auf μm-Ebene. Sichtbar sind die Pflanzenzellen des verwendeten Waldholzes, unserem Rohstoff.

Einzigartige Eigenschaften des technischen Kohlenstoffs von CHAR’O

Bei dieser Einteilung von Kohlenstoff existieren drei Hauptgruppen: Liptinit, Semi-Inertinit und Inertinit, die mit Hilfe geologischer Verfahren identifiziert werden können. Unser technischer Kohlenstoff gehört zur Kategorie Inertinit, was ihn besonders interessant macht, da er, wie der Name sagt, inert ist. Kohlenstoffverbindungen aus dieser Gruppe sind extrem stabil und können nur durch Verbrennung zersetzt werden, was ihm eine beispiellose Dauerhaftigkeit verleiht. Diese besondere Eigenschaft macht unseren Kohlenstoff zu einer interessanten Wahl für verschiedenste Anwendungen.

Zusätzlich zeichnet sich unser Kohlenstoff durch seine Porosität, die Porenstruktur und die damit verbundene hohe Oberfläche aus, was seine Verwendbarkeit in technischen Anwendungen weiter steigert. Die Kombination von Dauerhaftigkeit und anderen herausragenden Eigenschaften eröffnet ein breites Spektrum an Möglichkeiten für innovative Lösungen in verschiedenen Industriezweigen.

Mit unserer nachhaltigen Technologie und hochwertigem technischen Kohlenstoff tragen wir nicht nur zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks bei, sondern bieten Unternehmen die Möglichkeit, innovative und nachhaltige Materialien in ihre Prozesse zu integrieren. Unsere Vision ist es, durch fortschrittliche Technologien und nachhaltige Materialien eine positive Veränderung in der Industrie und Umwelt zu bewirken.

Anwendungen in verschiedenen Sektoren

Asphalt

Der Strassenbau ist ein erheblicher Emittent von Treibhausgasen, und bisher ist es schwierig, den Sektor ökologischer zu gestalten. Die Verwendung von Kohlenstoff als Additiv im Asphalt bietet eine Reihe von möglichen Vorteilen, insbesondere wenn es sich um hochwertigen technischen Kohlenstoff handelt.

Wir arbeiten mit Firmen aus der Asphaltindustrie, um diesen Anwendungsbereich und die damit verbunden möglichen Vorteile weiter zu erarbeiten und zu bestätigen.

Vorteile:

  • CO2-Speicherung: Technischer Kohlenstoff, insbesondere in Form von Pflanzenkohle, ermöglicht die CO2-Speicherung. Der Kohlenstoffdioxid wird während des Pflanzenwachstums aus der Atmosphäre aufgenommen und umgewandelt. Dank dem Verkohlungsprozess bleibt der Kohlenstoff in reiner Form übrig. Durch die Beigabe des Kohlenstoffs wird dem Asphalt ein negatives CO2-Potential beigefügt und so der CO2-Fußabdruck des Endproduktes reduziert.
  • Nachhaltige Materialwahl: Die Integration von technischem Kohlenstoff in Asphalt ist eine nachhaltige Materialwahl. Kohlenstoff kann als Füllstoff dienen und herkömmliche Materialien reduzieren, oder teilweise ersetzen, was zu einer effizienteren Nutzung von Ressourcen beiträgt.
  • Umweltfreundlich: Kohlenstoff hat das riesige Potenzial, den Strassenbau umweltfreundlicher zu gestalten. Die Verwendung von Pflanzenkohle ermöglicht es das flächenmässig grosse und weit verzweigte Strassennetz als Klima-Senke zu nutzen.
  • Verbesserte Stabilität: Technischer Kohlenstoff kann die strukturelle Integrität des Asphalts verbessern. Durch die Beimischung kann die Haltbarkeit, Belastbarkeit und Temperaturtoleranz des Strassenbelags erhöht werden, was zu einer längeren Lebensdauer der Strasse führen würde.
  • Geringere CO2-Emissionen bei Produktion: Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien kann die Produktion von technischem Kohlenstoff möglicherweise mit geringeren CO2-Emissionen verbunden sein. Dies hängt jedoch von den spezifischen Herstellungsprozessen ab.

Beton

Die Beimischung unseres technischen Kohlenstoffs in Betonmischungen verbessert nicht nur die Festigkeit, sondern trägt auch zur Verringerung der CO2-Emissionen bei, indem herkömmliche Materialien teilweise ersetzt werden. Besonders die enormen Mengen an Beton die heutzutage verwendet werden und sicherlich noch längere Zeit nicht komplett ersetzt werden können, bieten der Pflanzenkohle die Chance aus diesem Klimafresser eine Kohlenstoff-Senke zu erzeugen.

Vorteile:

  • Verbesserung der Struktur: Kohlenstoffe können die Struktur des Betons verbessern und zu einer besseren Verteilung der Feststoffe beitragen. Dies kann zu einer homogeneren und dichteren Materialstruktur führen, was wiederum die Festigkeit des Betons erhöht.
  • Beton als CO2-Senke: Die Bauwirtschaft wird als mögliche CO2-Senke betrachtet, insbesondere im Hinblick auf die Herausforderungen des Klimawandels.
  • Pflanzenkohle als Schlüsselzuschlagstoff: Pflanzenkohle, die hauptsächlich aus Kohlenstoff besteht, wird als entscheidender Zuschlagstoff in den Beton integriert. Dieser Kohlenstoff wurde während des Pflanzenwachstums aus der Atmosphäre in Form von CO2 entnommen und bleibt langfristig stabil in der Pflanzenkohle und damit dem Beton gebunden.
  • Neues Aussehen: Mit der Beimischung des schwarzen Stoffes bekommt der Baustoff auch neue visuelle Eigenschaften. Je nach Rezeptur und mineralischen Komponenten kann der Baustoff einen spannenden Charakter erhalten.

Polymere

Unser technischer Kohlenstoff findet Anwendung in der Polymerindustrie. Durch seine hohe Reinheit und Struktur eignet er sich ideal als Füllstoff für die Herstellung von innovativen Polymermaterialien, die widerstandsfähiger und nachhaltiger sind.

Vorteile:

  • Verstärkung der mechanischen Eigenschaften: Technischer Kohlenstoff, insbesondere in Form von Kohlenstofffasern, kann die mechanischen Eigenschaften von Polymeren erheblich verbessern. Diese verstärken die Zugfestigkeit, Steifigkeit und Härte des Endprodukts.
  • Wärmeleitfähigkeit: Kohlenstoff hat eine andere Wärmeleitfähigkeit. In der Polymerindustrie kann dies für Anwendungen relevant sein, die eine effiziente Wärmeableitung erfordern, wie in der Elektronik.
  • Umweltfreundliche Ressourcennutzung: Ein bedeutender Nachhaltigkeitsvorteil von technischem Kohlenstoff in Polymeren besteht darin, dass er dazu beitragen kann, den Bedarf an herkömmlichen, oft nicht erneuerbaren Materialien zu verringern.
  • Vielseitige Anwendungen: Technischer Kohlenstoff findet Anwendung in einer Vielzahl von Sektoren, einschließlich Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Elektronik, Sportartikel, Bauwesen und mehr. Seine Vielseitigkeit macht ihn zu einem Innovationsmaterial für neue, weitere Anwendungen in der Polymerindustrie.

Stahl- und Metallindustrie

In der Metallurgie spielt technischer Kohlenstoff, insbesondere in Form von Pflanzenkohle, eine zunehmend bedeutende Rolle als Ersatz für fossile Kohle. In der Stahlproduktion wird unser Kohlenstoff als Reduktionsmittel eingesetzt, um den Verbrauch von traditionellen kohlenstoffreichen Materialien zu reduzieren. Dies trägt zu einer nachhaltigeren Metallherstellung bei.

Vorteile:

  • Umweltfreundlichkeit: Im Gegensatz zur Verbrennung von Steinkohle, die Schwefel, Russ und Rauch freisetzt, weist die Verwendung unserer Pflanzenkohle als Reduktionsmittel in Hochöfen eine geringere Umweltauswirkung auf. Der Prozess erzeugt weniger schädliche Emissionen und trägt somit zu einer umweltfreundlichen Produktion bei.
  • Effizienzsteigerung: Der Einsatz von technischem Kohlenstoff, der durch einen Schwebefestbett-Reaktor hergestellt wird, ermöglicht eine effiziente Reduktion von Metallerzen. Der Prozess entfernt flüchtige Bestandteile der Kohle und hinterlässt hochreinen Kohlenstoff. Die hohe Brennwert von über 29MJ bzw. 8 kWh/kg kann mit fossilen Kohlenstoffprodukten konkurrieren.
  • Werterhaltung: Ähnlich wie bei Steinkohle-Koks enthält, der durch den Schwebefestbett-Reaktor erzeugte, technische Kohlenstoff ein sehr niedriger Anteil flüchtiger Bestandteile.  Somit kann er als qualitatives, gleichwertiges, sowie effektives Reduktionsmittel eingesetzt werden.
  • Vielseitigkeit: Unser biogener Kohlenstoff bringt eigene Eigenschaften mit sich, die der metallurgischen Anwendung neue Möglichkeiten bieten kann. Die Vielseitigkeit von unserem technischem Kohlenstoff macht ihn zu einer attraktiven Alternative in der Spezial-Industrie.