Das schweizerische Clean-Tech-Unternehmen Divea entwickelt Graphenfilter, um Kohlendioxid aus industriellen Abgasen zu trennen und zu fangen | Top 100 Schweizer Innovatoren

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Das schweizerische Cleantech-Unternehmen Divea wurde 2024 gegründet und widmet sich der Entwicklung von Graphenfiltern. Der Filter besteht aus Graphenmaterial und hat auf der Oberfläche Löcher, die in der Größe ähnlich wie Kohlendioxid sind. Dadurch kann Kohlendioxid von anderen Gasen in den industriellen Abgasen getrennt und gefangen werden. Der Filter eignet sich für CO₂-intensive Branchen wie Stahl- und Zementindustrie.

Divea ist ein Spin-off der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne (EPFL) und wurde von Karl Khalil, Mojtaba Chevalier und Kumar Agrawal gemeinsam gegründet. Karl Khalil ist der Chefexecutiv des Unternehmens; Mojtaba Chevalier ist der Chief Technology Officer und hat einen Doktorgrad von der EPFL; Kumar Agrawal ist der wissenschaftliche Berater des Unternehmens und ist derzeit Dozent an der EPFL.

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Die von Branchen wie Zement, Stahl und Chemie emittierten Kohlendioxidanteile machen rund 34 % der globalen CO₂-Emissionen aus. Die Kohlenstoffemissionen dieser Industriezweige sind äußerst schwierig zu kontrollieren. Abgesehen von dem enormen Energieverbrauch ihrer Geschäftstätigkeiten setzt auch der Produktionsprozess selbst, wie z. B. der Brennprozess von Zementklinker, große Mengen an Kohlendioxid frei. Derzeit verwenden die meisten Fabriken hauptsächlich Lösungsmittel wie Ammoniaklösung, um Kohlendioxid zu absorbieren. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Kosten für die Einfangnahme von Kohlendioxid aus industriellen Abgasen seit langem sehr hoch bleiben. Der Hauptgrund dafür ist, dass industrielle Abgase nicht nur Kohlendioxid enthalten, sondern auch Stickstoff und andere Gase. Daher erfordert die separate Extraktion von Kohlendioxid aus Abgasen mit der gegenwärtigen Technologie zusätzlichen Energie- und Kostenaufwand.

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Divea hat auf Basis von Graphenmaterial einen neuen Kohlendioxidfilter entwickelt. Der Filter kann Kohlendioxid direkt aus der Gasmischung von industriellen Abgasen trennen, indem er Löcher in der Größe von Kohlendioxid auf der einatomigen Schicht von Graphen erzeugt. Dadurch wird die Kohlenstoffeinfangnahme in CO₂-intensiven Branchen wie Stahl, Zement, Metall und Erdgaswirtschaft wirtschaftlich machbar. Im Vergleich zur bestehenden Technologie sind die Kosten des Divea-Filters niedriger und die Energieeffizienz höher.

Die Technologie von Divea basiert auf den Forschungsergebnissen von Kumar Agrawal, die in einem Artikel mit dem Titel "Millisecond Lattice Vaporization for High-Density Sieving Nanopores in Monolayer Graphene" in Science Advances veröffentlicht wurden. Das heißt, durch Millisekunden-Lattice-Vaporization und Leerstellen-Defekt-Technologie werden hochdichte Nanoporen mit sub-Ångström-Präzision in Monolagengraphen geätzt.

Beim Herstellungsprozess synthetisiert Divea zunächst Graphen und erzeugt dann auf seiner Oberfläche winzige Löcher, die in der Größe den Kohlendioxidmolekülen ähneln. Diese Löcher funktionieren wie ein Sieb, das nur Kohlendioxidmoleküle passieren lässt und andere Gase wie Stickstoff, die größer als Kohlendioxidmoleküle sind, blockiert, um die Trennung von anderen Molekülen zu erreichen. Schließlich wickelt Divea die poröse Graphenmembran auf und montiert sie in einer Anlage am Standort der industriellen Emissionsquelle. Die Anlage ist mit dem Rauchgas verbunden und kann direkt das darin enthaltene Kohlendioxid entfernen. Das absorbierte Kohlendioxid wird entweder dauerhaft gespeichert oder für die Herstellung anderer Derivate verwendet. Aufgrund seiner jahrelangen Erfahrungen verfügt Divea über weltweit führende Fachkenntnisse und Patente für alle Syntheseschritte.

Die von Divea hergestellte Graphenmembran hat viele Vorteile. Aufgrund ihrer bahnbrechenden Leistung kann die Graphenmembran den Energieverbrauch und die Kosten der Unternehmen erheblich reduzieren und bietet eine wirtschaftlich tragfähige Lösung für die Reduzierung von Kohlenstoffemissionen in Hüttenwerken für niedrigkonzentrierte Flüssigkeiten wie Aluminium. Darüber hinaus benötigt die Graphenmembran nur elektrische Energie zum Betrieb, keine Erhitzung und kein Lösungsmittel. Dadurch wird die Umweltverschmutzung durch das Verdunsten von Lösungsmitteln in die Atmosphäre vermieden, und das Anwendungsgebiet der Technologie wird erweitert. Die Graphenmembran ist kompakt aufgebaut, einfach zu installieren und kann modular montiert werden. Somit kann auch an Orten mit begrenztem Platz wie Offshore-Ölplattformen Kohlenstoff eingefangen werden.

Divea ist eines der Industrieunternehmen des CCUS-Demonstrationsprojekts der EPFL. Beide Parteien arbeiten zusammen an der Skalierung und Kommerzialisierung von Hochleistungs-Graphenmembranen und planen, bis 2032 eine Kohlenstofffanganlage in voller Größe zu errichten.

Divea gehört zu den Unternehmen, die in der "TOP100 Swiss Startups 2025" aufgeführt sind. Die "TOP100 Swiss Startups" listet die besten schweizerischen Startups und Wachstumsunternehmen auf, die in der innovativen Technologiebranche tätig sind. Es ist die international einflussreichste Benchmark-Liste im schweizerischen Innovationsbereich. Seit 2011 werden jedes Jahr 100 der innovativsten und marktführenden schweizerischen Unternehmen und 25 schweizerische Wachstumsunternehmen mit Unicorn-Potenzial auf nationaler Ebene ausgewählt. Die Liste deckt Bereiche wie Lebenswissenschaften, Maschinenbau, Robotik, Informationstechnologie, Low-Carbon-Technologie und Lebensmitteltechnologie ab. Die "TOP100 Swiss Startups" und die dazugehörigen Veranstaltungen sind das Markenzeichen des schweizerischen Innovationsökosystems und repräsentieren die Spitze der schweizerischen Innovation und die neuesten Trends in der internationalen Investition und Finanzierung.

Die chinesische Version der "TOP100 Swiss Startups 2025" wurde ehrenvoll von Insight Tech herausgegeben. Insight Tech ist der chinesische Lizenznehmer der "TOP100 Swiss Startups" und ist für die Vermarktung der Liste in China verantwortlich und unterstützt die Geschäftskooperation der Projekte auf der Liste mit China. Insight Tech ist ein Dienstleister für die industrielle Innovationskooperation zwischen China und der Schweiz und setzt sich für die Förderung der Chinesisierung von schweizerischen Innovationen und die Internationalisierung der chinesischen Industrie ein, indem es Innovation Acceleratoren, Beteiligungsinvestitionen und Unternehmensberatung anbietet.

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