Das Startup, das CO2 aus der Luft fängt

Einen einzelnen Berg zu besteigen ist eine monumentale Leistung. Die Gründer des CO2-Abscheidungs-Start-ups C-Quester Inc. hoffen, sechs gewaltige Gipfel zu erklimmen – wenn auch nur symbolisch.

Die metaphorischen Berggipfel des Unternehmens sind seine Scale-Up-Systeme, deren Ziel es ist, Kohlendioxid vor allem aus den Schornsteinen von Kraftwerken (und möglicherweise auch aus anderen großen Punktquellen-Emittenten wie Düngemittel-, Stahl- oder Zementproduktionsanlagen) einzufangen und zu speichern es sicher, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Aus diesem Grund haben sie jede aufeinanderfolgende Prototypenphase nach einem signifikanten Höhepunkt benannt. Nach der Arbeit an Phase A (Annapurna) befinden sie sich in einem fortgeschrittenen Stadium von Phase B (Baldy), einem im Labor gebauten Prototyp, der 1 Tonne Kohlendioxid pro Jahr entfernen kann. Gleichzeitig bauen sie Phase C, Centennial, am neuen Hauptsitz des Unternehmens in einem Lagerhaus nordöstlich von Los Angeles, das 100 Tonnen Kohlendioxid pro Jahr entfernen soll. Als nächstes kommt Denali (1.000 Tonnen), das direkt an ein Kraftwerk in Zentralkalifornien angeschlossen und nachgerüstet werden soll. Danach folgen Everest (100.000 Tonnen) in einer kommerziellen Demoanlage und Fuji (400.000 Tonnen) in einer kommerziellen Anlage für große Punktquellenemittenten.

„Wir haben eine Technologie entdeckt, von der wir dachten, dass sie in diesem Bereich wirklich gut funktionieren könnte“, sagt Léopold Dobelle, einer der Gründer von C-Quester, der auch wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor von Michael Hoffmann, John S. und Sherry Chen Professor von Caltech, ist Umweltwissenschaft. „Wir sind bereit, es zu vergrößern; Wir suchen einfach nach mehr Mitteln.“

C-Quester, letztes Jahr von Dobelle und seinen Kollegen Clément Cid (MS '14, PhD '18) und Alan Gu (MS, PhD '22) gegründet, hofft, dass seine chemischen Gas-Feststoff-Reaktorsysteme dazu beitragen werden, den Klimawandel zu verlangsamen, indem sie den Klimawandel neutralisieren CO2-Fußabdruck durch Rauchgasemissionen. Aber selbst wenn es den Gründern gelingen sollte, im Prototyp die Spitze von Fuji zu erreichen, wäre das Problem noch lange nicht gelöst. Um einen besseren Überblick über die enorme Herausforderung der Reduzierung der Kohlenstoffemissionen zu erhalten, bedenken Sie, dass jedes Jahr bereits etwa 40 Millionen Tonnen Kohlendioxid aus Energie- und Industrieanlagen abgeschieden werden. Die International Energy Association schätzt jedoch, dass die Zahl um das Hundertfache steigen muss, um die energiebezogenen Ziele für eine nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen zu erreichen, was bedeutet, dass die Welt jährlich 4 Milliarden Tonnen binden müsste.

Und die Entfernung von Kohlenstoff ist nur die erste Herausforderung. „Kohlendioxid ist Abfall, wie gehen Sie also mit dem Abfall um?“ sagt Cid, der CEO des Unternehmens, der in Umweltwissenschaften und -technik promoviert hat. „Wir arbeiten daran, dem Kunden eine schlüsselfertige Lösung für die Erfassung, Komprimierung, den Transport und die Speicherung zu bieten.“

„Es gibt Leute, die sagen, dass man etwa 100.000 Start-ups braucht, um wirklich eine nennenswerte Veränderung der Kohlenstoffmenge in der Luft zu erreichen.“ — JULIE SCHÖNFELD

Gu, Chief Technology Officer von C-Quester, der in Chemieingenieurwesen promovierte, kam 2020 auf die Idee, aus der C-Quester wurde, als er als Doktorand zusammen mit Cid, dem ehemaligen Laborleiter, und Dobelle in Hoffmanns Labor arbeitete. „Ich dachte, ich könnte vielleicht eine Lösung zur CO2-Abscheidung finden, die billiger ist als alle bestehenden Lösungen“, sagt Gu. „Mir kam in den Sinn, warum man nicht die Carbonat-Bikarbonat-Chemie nutzt, die schon seit langem bekannt ist, aber noch nicht zur Kohlenstoffabscheidung genutzt wird?“ Gu gewann für diese Forschung den Demetriades-Tsafka-Kokkalis-Preis für Unternehmertum 2022 vom Caltech.

Der Prozess, erklärt Cid, ähnelt einer natürlichen Form der Kohlenstoffbindung in Ozeanen, die als Kalksteinverwitterung bekannt ist und bei der Verbindungen in Kalziumkarbonat (das in Muscheln auf dem Meeresboden zu finden ist), Meerwasser und Kohlendioxid zerfallen und in gelöstes Bikarbonat umgewandelt werden Ionen. „Was wir tun, ist, dass dieser Abbau in der Gasphase geschieht und das Bikarbonat in einen Feststoff umgewandelt wird“, sagt Cid und weist darauf hin, dass C-Quester das geistige Eigentum von Caltech lizenziert, um den Prozess kommerziell durchzuführen. „Der eigentliche Schlüssel zur Erfindung liegt nicht in der Chemie, sondern in der Steuerung der Thermodynamik – sie erzwingt die Reaktion in die eine oder andere Richtung und sorgt gleichzeitig dafür, dass die Lebensdauer des chemischen Sorptionsmittels maximiert wird.“

Gu fügt hinzu, dass der Prototyp von C-Quester im Vergleich zu anderen Reaktoren eine andere Art von Material verwendet, um das Kohlendioxid zu absorbieren, eine Innovation, die einer wirtschaftlichen Funktion dient. „Wir haben im Wesentlichen eine viel größere Oberfläche pro Volumen, sodass die Chemie in einem viel kleineren Reaktor stattfinden kann“, sagt er. „Das ist für uns eine weitere Möglichkeit, die Kosten zu senken und über eine patentierbare Technologie zu verfügen.“

Um den ersten Prototyp zu bauen, erhielt das C-Quester-Team im Jahr 2022 geeignete Mittel von zwei Caltech-Quellen: dem Resnick Sustainability Institute (RSI) und dem SanPietro Global Warming Mid-Stage Innovation Fund, der Dekarbonisierungsprojekte unterstützt.

Stephanie Yanchinski, Direktorin für Unternehmerprogramme am Resnick Institute, half C-Quester auch dabei, erste Partner zum Testen seines Reaktors zu finden, und das Unternehmen arbeitet jetzt mit einem Industriepartner zusammen, um sein Abscheidungssystem zu erweitern. Caltech hat im vergangenen Sommer auch Luana Dos Santos, die Teil des WAVE Fellows-Forschungsprogramms des Instituts für Studenten war, die an einer Promotion interessiert sind, in das Team aufgenommen. Neben Hoffmann wird das Unternehmen von Melany Hunt, Dotty- und Dick-Hayman-Professorin für Maschinenbau am Caltech, beraten; und Julie Schoenfeld, Caltechs Unternehmerin mit Schwerpunkt Naturwissenschaften, die Feedback zu ihrer Investorenpräsentation und allgemeinen Botschaften gab.

„Jedes Mal, wenn ich mich mit dem C-Quester-Team treffe, haben sie den Ball vorangebracht“, sagt Schoenfeld. „Sie haben sich weitergebildet; Sie haben das Feedback angenommen und daraus gelernt. Sie haben erhebliche Fortschritte gemacht.“ Schönfeld fügt hinzu, dass der Markt für Green-Tech-Unternehmen wie C-Quester angesichts des Ausmaßes des Problems enorm sei. „Es gibt Leute, die sagen, dass man etwa 100.000 Start-ups braucht, um wirklich eine nennenswerte Veränderung des Kohlenstoffgehalts in der Luft zu erreichen“, erklärt sie. „Es gibt unheimlich viel Geld und es besteht ein enormer Bedarf, das Klimaproblem durch Innovation zu lösen.“

RSI hat auch dazu beigetragen, die Teilnahme des Unternehmens an den Unternehmerprogrammen ZAP und BOOM der National Science Foundation im Jahr 2022 zu erleichtern. Die Programme stellen nicht nur Zuschüsse zur Verfügung, sondern bringen Firmengründer auch mit Mentoren zusammen, die ihnen beibringen, wie man Kunden entdeckt und wie man einen Geschäftsplan erstellt , und mehr. C-Quester ist jetzt auch Teil des nationalen Innovation Corps (I-Corps)-Programms der NSF, das es Gu, Cid und Dobelle ermöglicht hat, andere Start-up-Gründer und ein Netzwerk aus Investoren, Alumni, Mentoren und potenziellen Kunden kennenzulernen.

Gu sagt, Caltech habe ihm auch viele Ressourcen, einschließlich finanzieller Mittel, zur Verfügung gestellt, um ihm zu helfen, das Unternehmen in Gang zu bringen, während er noch Student war.

„Das Resnick Institute hat mich sehr dabei unterstützt, mich durch die Welt des Unternehmertums zu führen und mir dabei zu helfen, allgemeines Wissen zu erwerben, das mir fehlte“, sagt Gu. „Und es ist wirklich hilfreich, eine Finanzierung zu haben, für die man nicht allzu viele Hürden überwinden muss. Auch wenn es nicht nach viel Geld aussieht, kann es die Welt wirklich verändern.“

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