Abschlussarbeit

Optimierung eines „Carbon Capture and Utilization via Mineralization“ Prozesses

Steckbrief

Eckdaten

Einrichtung:
Systemverfahrenstechnik
Typ:
Masterarbeit
Schwerpunkt:
Simulation
Datum:
2020-02-01

Betreuer

Beschreibung deiner Arbeit:

Die Zementindustrie ist für etwa 6% des globalen Treibhausgasausstoßes verantwortlich. Dies liegt zum einen an der thermischen Zersetzung von CaCO3 im Zementprozess, als auch am hohen fossilen Energiebedarf für die notwendige Prozesswärme. Zur Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen sind innovative Prozesse notwendig. Ein Konzept, das in den letzten Jahren in den Fokus gerückt ist, ist unter anderem die Karbonatisierung von Mineralien, wie zum Beispiel Magnesiumsilikate. Dabei wird das Rohmaterial bei hoher Temperatur in einer wässrigen Lösung gelöst und gleichzeitig wird CO2 bei hohem Druck gelöst. Als Produkte fallen thermisch stabiles Magnseit (MgCO3) und amorphes Silica (SiO2) aus der Lösung aus, was teilweise im Zement substituiert werden kann. So können Abgase des Zementprozesses verwertet werden und die Gesamtmenge an Zement reduziert werden.

In dieser Arbeit soll das ökonomische und ökologische Potential eines Karbonatisierungsprozesses mittels einer Optimierung in Matlab untersucht werden. Als Basis dienen hier Modelle zu Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz, sowie ein mechanistisches Modell des Reaktors. Zunächst wird in der Arbeit ein Rahmenwerk zur Verknüpfung der Modelle in Matlab erarbeitet. Dazu werden unter anderem die Zielfunktion der CO2-Vermeidungskosten aus den Modellen zur Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz berechnet und das Reaktormodell an die Anforderungen der Optimierung angepasst. Darauf aufbauend werden sinnvolle Nebenbedingungen für den Prozess festgelegt. Anschließend soll das erarbeitete Gesamtmodell für eine Optimierung in Matlab verwendet werden, um das Potential des Prozesses quantifizieren zu können.

Die Arbeit bietet eine einzigartige Möglichkeit, an der Entwicklung von klimafreundlichen Lösungen mit großer gesellschaftlicher Relevanz mitzuwirken.

Das solltest du mitbringen:

  • Du studierst Maschinenbau, Wirt.-Ing. Maschinenbau, CES oder vergleichbares
  • Du kennst dich mit den Grundlagen in Matlab und Modelica aus und hast Spaß an computergestützter Arbeit
  • Du arbeitest selbstständig, strukturiert und eigenverantwortlich

Das erwartet dich:

  • Ein hochmotiviertes Team, das immer für Rückfragen bereitsteht
  • Anwendung von Modellierung- und Optimierungsmethoden
  • Vertiefung deiner Fähigkeiten, wissenschaftlich zu arbeiten

Kontakt:

Bei Fragen und Interesse schicke mir bitte eine E-Mail mit Notenauszug an andreas.bremen@avt.rwth-aachen.de.