C4G - Kohlenstoffabscheidung und -nutzung für umweltfreundlichere Gewächshäuser

• Research unit: SFOE
• Project number: SI/502992

Short description (German)

Die Hochschule Luzern entwickelt ein kompaktes, vollständig elektrisches Direct-Air-Capture-(DAC)-System speziell für den Einsatz in Gewächshäusern. Das System arbeitet mit aminbasierten Flüssigabsorbern in einem kontinuierlichen Absorber-Desorber-Kreislauf. Dank der niedrigen Regenerationstemperatur von rund 80 °C sowie integrierter Wärme-rückgewinnung und Wärmepumpentechnologie liegt der theoretische Energiebedarf bei nur 2,0 kWh pro kg CO2 – etwa 25 % unter den aktuellen Benchmarks herkömmlicher Feststoff-DAC-Systeme. Ein Laborprototyp entfernt bereits 1 kg CO2 pro Stunde aus der Umgebungsluft; eine zehn-fache Skalierung ist in Planung. Im Projekt werden die Sorptionsmischungen und die Desorptionstechnik weiter optimiert. Ziel ist die Entwicklung einer 10 kg h?¹ Pilotanlage (TRL 6) für erste Feldeinsätze. Die angestrebten Betriebskosten liegen bei unter 0,30 CHF pro kg CO2 bei typischen Gewächshauskonzentrationen von 800–1200 ppm. Das System bietet damit eine dezentrale, erneuerbar betriebene Alternative zur CO2-Versorgung über Flaschen oder Rauchgase.

Short description (English)

Lucerne University of Applied Sciences and Arts is developing a compact, fully electric direct air capture (DAC) system specifically for use in greenhouses. The system works with amine-based liquid absorbers in a continuous absorber-desorber cycle. Thanks to the low regeneration temperature of around 80°C and integrated heat recovery and heat pump technology, the theoretical energy requirement is only 2.0 kWh per kg of CO2 – around 25% below the current benchmarks for conventional solid DAC systems. A laboratory prototype already removes 1 kg of CO2 per hour from the ambient air; a tenfold scaling is planned. The project will further optimize the sorption mixtures and desorption technology. The goal is to develop a 10 kg h?¹ pilot plant (TRL 6) for initial field applications. The target operating costs are less than CHF 0.30 per kg CO2 at typical greenhouse concentrations of 800–1200 ppm. The system thus offers a decentralized, renewable alternative to CO2 supply via cylinders or flue gases.

Short description (French)

La Haute école de Lucerne développe un système compact et entièrement électrique de capture directe de l'air (DAC) spécialement conçu pour être utilisé dans les serres. Le système fonctionne avec des absorbeurs liquides à base d'amines dans un cycle continu d'absorption-désorption. Grâce à la faible température de régénération d'environ 80 °C et à la technologie intégrée de récupération de chaleur et de pompe à chaleur, la consommation énergétique théorique n'est que de 2,0 kWh par kg de CO2, soit environ 25 % de moins que les références actuelles des systèmes DAC à solides conventionnels. Un prototype de laboratoire élimine déjà 1 kg de CO2 par heure de l'air ambiant ; une multiplication par dix est prévue. Le projet vise à optimiser davantage les mélanges de sorption et la technique de désorption. L'objectif est de développer une installation pilote de 10 kg h?¹ (TRL 6) pour les premières utilisations sur le terrain. Les coûts d'exploitation visés sont inférieurs à 0,30 CHF par kg de CO2 pour des concentrations typiques dans les serres de 800 à 1200 ppm. Le système offre ainsi une alternative décentralisée et renouvelable à l'approvisionnement en CO2 par bouteilles ou gaz de combustion.