Chemical Looping Verbrennung ist eine Technik, die Metalloxide anstelle von Luft bei der Verbrennung von Kraftstoff verwendet. Diese Systeme verwenden typischerweise eine Wirbelschicht, um Metalloxide in eine Reaktionskammer zu zirkulieren, wo sie den für die Verbrennung notwendigen Sauerstoff liefern. Die Metalloxide werden dann in einen anderen Bereich zurückgeführt, in dem mehr Sauerstoff hinzugefügt werden kann. Da beim Verbrennungsprozess nur reiner Sauerstoff verwendet wird, entstehen keine Stickoxide. Die Rauchgase eines chemischen Looping-Verbrennungsprozesses bestehen typischerweise hauptsächlich aus Kohlendioxid (CO2) und Wasserdampf, daher kann dieses Verfahren nützlich sein, um Kohlenstoff auf wirtschaftliche Weise zu sequestrieren.
Bei einem Verbrennungsprozess mit chemischer Schleife gibt es typischerweise zwei verschiedene Reaktoren, die auf irgendeine Weise miteinander verbunden sind. Einer dieser Reaktoren enthält einen Brennstoff, der zum Verbrennen Sauerstoff benötigt. In diesen Reaktor werden Metalloxide zirkuliert, typischerweise durch ein Wirbelbett. Die Metalloxide werden dann verwendet, um den Brennstoff zu oxidieren. Sobald Sauerstoff im Brennstoff vorhanden ist, kann er verbrannt werden.
Nachdem die Metalloxide im ersten Reaktor von Sauerstoff befreit wurden, werden sie in einen Luftreaktor zurückgeführt. Wenn das reduzierte Metall in diese Kammer gelangt, wird es der Luft ausgesetzt, wodurch es mehr Sauerstoffatome aufnehmen und wieder oxidieren kann. Der Prozess wird dann in einer Schleife durchlaufen, während das neu oxidierte Metall zurück in den Brennstoffreaktor zirkuliert und verwendet wird, um einen weiteren Verbrennungszyklus zu ermöglichen.
Wenn irgendeine Art von Brennstoff in Gegenwart von Luft verbrannt wird, werden eine Reihe von Nebenprodukten gebildet. Jedes der verschiedenen Elemente, die in der Luft und im Kraftstoff vorhanden sind, kann auf viele verschiedene Arten interagieren und eine Reihe chemischer Kombinationen erzeugen. Kohlendioxid ist ein Hauptbestandteil der meisten Rauchgase, aber aufgrund des Vorhandenseins von Stickstoff in der Luft führen die meisten Verbrennungsprozesse auch zur Bildung von Stickoxiden. Oxy-Fuel-Verbrennung bezieht sich auf einen Prozess, bei dem Sauerstoff auf irgendeine Weise aus der Luft abgetrennt wird, was die chemischen Reaktionen, die während der Verbrennung ablaufen, vereinfacht. Chemical Looping Verbrennung ist eine Art von Oxy-Fuel-Verbrennungsverfahren.
Der Hauptvorteil der chemischen Schleifenverbrennung besteht darin, dass der Inhalt der Rauchgase vereinfacht werden kann. Es kann schwierig und kostspielig sein, Kohlendioxid von Stickoxiden abzutrennen oder Kohlenstoff direkt aus der Luft zu sequestrieren. Der Prozess der Abtrennung von Wasserdampf von Kohlendioxid ist erheblich einfacher, sodass die bei der chemischen Looping-Verbrennung entstehenden Rauchgase Kohlendioxid enthalten, das kostengünstiger zu sequestrieren ist.