Kohlenstoffabscheidungstechnologie: Nachhaltigkeit durch Innovation katalysieren – ein Bericht zur Patentlandschaft

Im Wettlauf um die Bekämpfung des Klimawandels hat sich die Kohlenstoffabscheidung als vielversprechende Technologie zur Reduzierung des Kohlendioxidgehalts (CO2) in der Atmosphäre herausgestellt, der maßgeblich zur globalen Erwärmung beiträgt. Diese Technologie ist seit einigen Jahren ein Forschungs- und Innovationsgebiet, mit wachsendem Engagement für den Einsatz geeigneter Anlagen, um Netto-Null-Emissionen und darüber hinaus zu erreichen. Für unseren neuesten Bericht zur Patentlandschaft führte die Business-Intelligence-Beraterin Sarah Fguira eine Makrosuche und -analyse durch, um einen globalen Überblick über die Patentdynamik, Trends und Top-Akteure im Bereich der Kohlenstoffabscheidungstechnologie zu erhalten.

Was leistet die Kohlenstoffabscheidungstechnologie?

Die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung erfasst und speichert Kohlendioxid, das bei Industrieprozessen oder Energieerzeugungsanlagen entsteht, bevor es in die Atmosphäre gelangt. Dieses Verfahren trägt dazu bei, die Auswirkungen von Treibhausgasen (THG) auf den Klimawandel zu mildern, indem es unter der Erde gespeichert oder für andere Anwendungen, beispielsweise in Baumaterialien, genutzt wird.

Der Kohlenstoffabscheidungsprozess umfasst typischerweise drei Hauptphasen: Abscheidung, Transport und Lagerung oder Nutzung. In der Abscheidungsphase wird Kohlendioxid von anderen Gasen isoliert, die bei Verbrennungs- oder Industrieprozessen entstehen, da es bei der Vorverbrennung oder direkt aus der Luft abgeschieden werden kann. Anschließend wird das abgeschiedene CO2 über Pipelines oder Schifffahrtsschiffe zu geologischen Formationen zur sicheren unterirdischen Sequestrierung und Lagerung oder zu Industriestandorten zur Nutzung transportiert.

Die Kohlenstoffnutzung bietet eine doppelte Chance zur Reduzierung und Wiederverwendung von Emissionen und bietet einen überzeugenden Anreiz, die Anstrengungen und Fortschritte in diesem Bereich zu intensivieren.

Was sagt uns die Patentdynamik über den Innovationsstatus dieser Technologie?

Um die Innovations- und F&E-Aktivitäten in dieser Technologie zu verstehen, haben wir eine Makrosuche mit unserer proprietären IP-Intelligence-Software durchgeführt. Durch die Analyse der gesammelten Patente mithilfe unserer IP-Beratungskompetenz konnten wir einen globalen Einblick in den Forschungsfortschritt und die Investitionen in diesem Bereich gewinnen.

Insgesamt wurden von 2004 bis heute rund 50.000 Patentfamilien erfasst, die sich auf die Kohlenstoffabscheidung, -speicherung und -nutzung beziehen.

Die Zahl der Patentanmeldungen im Bereich der Kohlenstoffabscheidung hat in den letzten 20 Jahren zugenommen, mit einem starken Wachstumstrend seit 2021, was mit einem zunehmenden Interesse an diesem Bereich aufgrund der Umweltvorschriften und -richtlinien zusammenhängen könnte, die den öffentlichen und privaten Sektor zu Innovationen antreiben auf dem Gebiet der Kohlenstoffabscheidungstechnologie.

Im letzten Jahrzehnt wurden die meisten Patentfamilien entweder erteilt oder sind derzeit anhängig, verglichen mit toten Patentfamilien. Dieser Trend signalisiert einen Anstieg der Entwicklungsbemühungen, der größtenteils durch die Marktnachfrage nach Lösungen und Technologien zur Reduzierung der CO2-Emissionen vorangetrieben wird. Darüber hinaus unterstreicht es die zunehmende Anerkennung des potenziellen Werts, der sich aus der Herstellung anderer Produkte unter Verwendung des abgeschiedenen CO2 in verschiedenen Bereichen ergibt.

Geografische Hotspots für die Kohlenstoffabscheidungstechnologie

Die Analyse prioritärer Länder bei Patentanmeldungen zeigt die innovativsten Nationen, die derzeit in der Forschung und Entwicklung (F&E) von Technologien zur Kohlenstoffabscheidung tätig sind. Asien ist mit vier Ländern der Kontinent mit dem größten Beitrag: China, Japan, Korea und Indien. China ist das führende Land mit der höchsten Anzahl an Patentanmeldungen im letzten Jahrzehnt. Dies könnte so interpretiert werden, dass China als weltweit größter CO2-Emittent einem erhöhten Druck ausgesetzt ist, seinen CO2-Fußabdruck zu reduzieren. Folglich besteht ein erhöhter Anreiz für Forschung und Entwicklung, die staatlichen Ziele zur Reduzierung der CO2-Emissionen zu erreichen, insbesondere durch die Weiterentwicklung der Technologie zur Kohlenstoffabscheidung. Auch die USA arbeiten aktiv an dieser Technologie und liegen seit 2013 mit einem konstanten Anmeldetrend an zweiter Stelle unter den Top 10 Anmeldeländern, gefolgt von Japan und Korea. Europäische Länder gehören zu den führenden Ländern in diesem Bereich und weisen im gleichen Zeitraum weniger Patentfamilien auf.

Marktabdeckung für Kohlenstoffabscheidungstechnologie

Mehr als 50 % der Erfindungen wurden in China und den USA veröffentlicht, da sie die wichtigsten Innovationsländer mit der höchsten Anzahl angemeldeter Patentfamilien sind, gefolgt von Europa, Japan und Korea. Auch Kanada zählt aufgrund seines Engagements für den Klimaschutz und des Potenzials seines Marktes zu den wichtigsten geschützten Märkten.

Kohlenstoffabscheidungstechnologie: Top-Spieler

Obwohl die Datenbank insgesamt rund 50.000 Erfindungen umfasst, überschreitet keiner der Top-Akteure 1.000 Patentfamilien, was auf die Vielfalt des Marktes und die Anzahl der Akteure hinweist, die an neuen Technologien im Bereich der Kohlenstoffabscheidungstechnologie arbeiten.

Die meisten Hauptakteure sind chinesische Industrie- oder akademische Organisationen. Die Industrieunternehmen sind überwiegend im Energiebereich tätig und entwickeln Lösungen zur CO2-Abscheidung.

• SINOPEC , ein Öl- und Gasunternehmen, ist mit 600 Patentfamilien, von denen 83 % aktiv sind und 342 erteilt wurden, führend unter den Top-Akteuren. Die meisten Patentfamilien sind in China geschützt, nur wenige werden erweitert. Dies spiegelt das Engagement des Unternehmens für die Reduzierung der CO2-Emissionen wider. Seine umweltfreundlichen und kohlenstoffarmen Bemühungen wurden mit dem Titel „China Low-Carbon Model“ belohnt. Eines seiner Projekte, das Millionen-Tonnen-Demonstrationsprojekt zur Kohlenstoffabscheidung, -nutzung und -speicherung (CCUS) auf dem Qilu-Shengli-Ölfeld, wurde im August abgeschlossen und in Betrieb genommen. SINOPEC hat im letzten Jahrzehnt eine stetige Zahl von Patentanmeldungen verzeichnet, mit einem Höhepunkt im Jahr 2021 (78 Patentfamilien).
• Air Liquide , ein Gaslieferant mit bemerkenswerter Erfahrung auf dem Gebiet der Kohlenstoffabscheidung, verfügt über mehr als 400 Patentfamilien, von denen 234 Patentfamilien erteilt wurden und etwa 60 % noch aktiv sind. Obwohl die Zahl der eingereichten Patente aufgrund der Schwankungen in den letzten zehn Jahren geringer ist als die von SINOPEC, ist sie im Jahr 2020 mit 39 Patentfamilien erheblich gestiegen, und Air Liquide hat Lösungen für die Kohlenstoffabscheidung und -verflüssigung von CO2 kommerzialisiert.
• Das Huaneng Clean Energy Research Institute (CERI) , Teil der Huaneng Group (CHNG) und eines der führenden öffentlichen Elektrizitätsunternehmen in China, hält fast 300 Patentfamilien (85 % aktiv, 151 erteilt). Der Anmeldetrend nimmt seit 2013 zu, wobei zwischen 2020 und 2021 ein bemerkenswerter Anstieg zu verzeichnen war (18 bzw. 68 Patentfamilien). Dies spiegelt den Ansatz Chinas zur Reduzierung des CO2-Fußabdrucks wider.

Vielversprechende Anwendungen von abgeschiedenem CO2

Zusätzlich zur CO2-Speicherung wurden Technologien zur Nutzung von Kohlendioxid entwickelt, um Produkte zu schaffen, die einen wirtschaftlichen Wert generieren und gleichzeitig zur Minderung der CO2-Emissionen beitragen. Eine der Hauptanwendungen ist die Enhanced Oil Recovery (EOR), bei der CO2 in Öllagerstätten injiziert wird, um die Ölproduktion zu steigern und gleichzeitig CO2 im Untergrund einzufangen und zu speichern.

Andere neue Technologien und Anwendungen zur Kohlenstoffnutzung beziehen sich auf die Mineralisierung und die Verwendung von CO2 bei der Zementherstellung, insbesondere bei der Karbonisierung von Zuschlagstoffen.

Für unseren Patentlandschaftsbericht haben wir Patentanmeldungsdaten mit Schwerpunkt auf dem Gebäudesegment im Segment der Kohlenstoffabscheidung und -nutzung analysiert. Es zeigte sich, dass sich dieses Segment noch in der Entwicklung befindet und einen kleinen, begrenzten Datensatz darstellt, wobei jeder der Top-Player im Bereich der Kohlenstoffabscheidung nur über wenige Patente verfügt.

Akteure wie Taiheiyo Cement, Denka, Solidia Technologies und JFE Steel gehören zu den aktivsten, wenn es um die Einreichung und den Schutz von Innovationen im Zusammenhang mit der Abscheidung und Nutzung von CO2 in der Zementherstellungsindustrie geht. Wir haben auch festgestellt, dass sich in den letzten Jahren akademische Institutionen wie das Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources und die Hubei University of Technology engagiert haben.

Die Untersuchung der Standorte für Forschung und Entwicklung in der Zementindustrie mittels Kohlendioxidabscheidung zeigt, dass die aktivsten Länder keine anderen als China, die USA, Japan und Korea sind, wo die Patente erstmals angemeldet wurden.

Was die Schutzländer betrifft, so verfügt China bei weitem über die größte Marktabdeckung, da es sich bei den meisten Patenten nicht um erweiterte chinesische Patentfamilien handelt. Es folgen die USA, EP, Japan und Korea. Australien, Kanada und Indien gehören ebenfalls zu den am stärksten geschützten Ländern, was die Tatsache widerspiegelt, dass alle diese Länder Anstrengungen unternehmen, um die CO2-Emissionen zu verringern.

Was kommt als nächstes für die Kohlenstoffabscheidungstechnologie?

Indem sie eine wirksame Methode zur Verbesserung der Produktqualität bei gleichzeitiger Reduzierung der Kohlendioxidemissionen bietet, stellt die Technologie zur Kohlenstoffabscheidung einen entscheidenden Schritt in Richtung einer grüneren und nachhaltigeren Welt dar.

Das steigende Interesse an unserem Bericht zur Patentlandschaft unterstreicht das wachsende Bewusstsein für die Bedeutung solcher Technologien im Kampf gegen den Klimawandel. Durch die Nutzung von abgeschiedenem CO2 können Unternehmen nicht nur zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen, sondern auch Verantwortung für die Förderung einer Kreislaufwirtschaft übernehmen.

Wir hoffen, dass dieser Patentlandschaftsbericht zur Kohlenstoffabscheidungstechnologie zeigt, dass die Patentdynamik wertvolle Einblicke in Forschungs- und Innovationstrends und -märkte liefern kann. Für weitere Einzelheiten zur Patentaktivität in diesem Sektor oder für spezifische Beratung oder Unterstützung zu einem anderen Thema wenden Sie sich an das Questel IP -Beratung Team .

Sarah Fguira ist Business Intelligence Consultant bei Questel und auf IP-Themen spezialisiert. Als Chemieingenieurin mit einem Master-Abschluss in Innovationsmanagement verfügt Sarah über mehr als vier Jahre Erfahrung als Beraterin zu Themen im Zusammenhang mit Chemie, Lebensmitteln und Pharmazeutika.