Die chemische Kreislauf-basierte Biomassevergasung (CLG) mit einem Calciumsorbens ist ein fortschrittliches Konzept zur Erzeugung von erneuerbarem Wasserstoff. Die durch das Carbonatisierungsgleichgewicht bedingte Begrenzung erfordert einen Betrieb des Vergasers unter 700 °C. Diese Temperatur reduziert die Umwandlung des Carbonats in Wasserdampf erheblich und begrenzt somit die Wasserstoffproduktion. Das nicht umgewandelte Carbonat wird im Kalzinator verbrannt und liefert die für den Prozess benötigte Energie. Bisherige Lösungsansätze zur Erzeugung eines CO₂-Stroms für die Abscheidung im Kalzinator umfassen: die Verwendung von reinem Sauerstoff aus einer Luftzerlegungsanlage (ASU) oder die Integration eines weiteren chemischen Kreislaufs zum Sauerstofftransport zum Kalzinator mittels Trägerpartikeln. In beiden Fällen entsteht ein Rauchgas, das CO₂ und Wasserdampf enthält, aus dem der Wasserdampf leicht durch Kondensation abgetrennt werden kann. Obwohl einige dieser Vorschläge vielversprechend sind, bestehen wichtige Verbesserungspotenziale:

1. Die Wasserstoffproduktion aus Wasser (Wasserspaltung) ist sehr begrenzt, da die Vergasung des Carbonats mit Wasserdampf unterhalb von 700 °C sehr langsam verläuft.

2. Die zur Herstellung von CO2-haltigem Material für die Sequestrierung erforderlichen Prozesse sind entweder außerordentlich teuer (ASU) oder komplex (chemischer Kreislauf mit O2-Transporter).

3. Die präzise Steuerung der Feststoffzirkulation zwischen den Reaktoren in CLGs ist äußerst komplex, da mehrere Prozesse gleichzeitig optimiert werden müssen (Wärmebilanz des Kreislaufs, CO2-Abscheidung, Teerumwandlung und Sorptionsmittelregeneration).

4. Die Deaktivierung des Sorptionsmittels mit zunehmender Anzahl der Zyklen wird durch die strengen Bedingungen, unter denen die Kalzinierung im Allgemeinen durchgeführt wird, stark beeinträchtigt.

5. Der Energieverlust, der sich aus dem zyklischen Wechsel zwischen einer stark endothermen Kalzinierung bei hoher Temperatur und einer exothermen Carbonatisierung bei einer viel niedrigeren Temperatur ergibt, ist sehr hoch.

Dieses Projekt schlägt ein Verfahren vor, das die bisherigen Nachteile verbessert, indem es einen CLG verwendet, bei dem die für die Kalzinierung benötigte Wärme durch solare thermische Energie bereitgestellt wird und der Kohlenstoff (und Teer) im Vergaser katalytisch umgewandelt wird.

Tagsüber wird CaO zur chemischen Speicherung von Solarenergie genutzt, um eine unterbrechungsfreie H₂-Produktion auch in sonnenlosen Perioden zu gewährleisten. Im Wesentlichen oxidiert das vorgeschlagene Verfahren Biomasse mit Wasserdampf unter Nutzung von Solarenergie und erzeugt im Vergaser einen konzentrierten H₂-Strom sowie im Kalzinator einen CO₂-Strom zur Abscheidung.

Dieses Projekt sieht zwar nicht den Bau einer neuen Pilotanlage zur Demonstration des vorgeschlagenen solaren CLG vor, zielt aber darauf ab, die wichtigsten Aspekte und Herausforderungen experimentell (zusätzlich zur Theorie) unter Nutzung der bestehenden Infrastruktur der Forschungsgruppe zu untersuchen. Zudem werden eine technische und wirtschaftliche Machbarkeitsstudie sowie eine Bewertung der ökologischen Nachhaltigkeit durchgeführt.

Das Forschungsteam setzt sich aus Mitgliedern spanischer und internationaler Forschungsgruppen zusammen. Die beiden spanischen Forschungsgruppen verfügen über umfangreiche und nachgewiesene Erfahrung in den Schlüsselaspekten, die in diesem Projekt weiterentwickelt werden sollen.

Das Projekt leistet einen Beitrag zur Bewältigung dreier energiepolitischer Herausforderungen der spanischen Regierung sowie mehrerer spezifischer Herausforderungen der EU.