Das Projekt "Teilvorhaben 1: Redox-Flow-Zelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CMBlu Projekt AG durchgeführt. Redoxaktive Substanzen können aus Ablaugen der Zellstoffindustrie gewonnen werden. Hierbei ist sowohl eine chemische als auch eine elektrochemische Umsetzung möglich. Beide Wege werden in diesem Projekt untersucht, wobei das Zielmaterial durch Experimente an Modellsystemen definiert wird. Zur Aufreinigung des Rohstoffs werden an der Technischen Hochschule Mittelhessen Filtrationsmethoden etabliert. Für diese Filtrationsaufgabe werden bei Mann+Hummel spezielle Filtermembranen entwickelt. Das Filtrat wird durch die CMBlu Projekt AG zu den Zielmolekülen umgesetzt. Die Vorgabe für diese Zielmoleküle erfolgt durch die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehung in Zusammenarbeit durch die Arbeitsgruppen Wegner und Janek an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Außerdem werden an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in der Arbeitsgruppe Waldvogel elektrochemische Umsetzungsmethoden untersucht.
Das Projekt "Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CMBlu Projekt AG durchgeführt. Redoxaktive Substanzen können aus Ablaugen der Zellstoffindustrie gewonnen werden. Hierbei ist sowohl eine chemische als auch eine elektrochemische Umsetzung möglich. Beide Wege werden in diesem Projekt untersucht, wobei das Zielmaterial durch Experimente an Modellsystemen definiert wird. Zur Aufreinigung des Rohstoffs werden an der Technischen Hochschule Mittelhessen Filtrationsmethoden etabliert. Für diese Filtrationsaufgabe werden bei Mann+Hummel spezielle Filtermembranen entwickelt. Das Filtrat wird durch die CMBlu Projekt AG zu den Zielmolekülen umgesetzt. Die Vorgabe für diese Zielmoleküle erfolgt durch die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehung in Zusammenarbeit durch die Arbeitsgruppen Wegner und Janek an der Justus-Liebig-Universität Gießen. Außerdem werden an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz in der Arbeitsgruppe Waldvogel elektrochemische Umsetzungsmethoden untersucht.
Das Projekt "Waermetauscher zum Vorheizen gebrauchter Lauge mit heisser neutraler Lauge in der elektrolytischen Produktion von Zink" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-Zink durchgeführt. Objective: The energy content of neutral lye, which to date has been discharged via cooling towers, is to be recovered using suitable heat exchangers and returned to the process. It is to be expected that this process will lead to an annual energy saving of about 2000 toe at project level. General Information: The electrolytic production of zinc includes a loop process for solutions. During electrolysis so-called neutral lye is partially dezincified under formation of sulphuric acid. The solution discharged from the zinc electrolysis cells, which contains sulphuric acid, is called spent. It is used in the leaching process to dissolve zinc from roasted material. Then enriched with zinc, it is returned to the electrolysis as so-called neutral lye. The leaching and cleaning process takes place at a temperature of between 80 and 90 degree C to obtain higher yields. To date, the spent has been heated up to this temperature level by adding steam before the leaching process. However, only cold solutions can be used for electrolysis. The neutral lye therefore has to be cooled down to the required temperature level in atmospheric cooling towers. By means of spiral counter flow heat exchangers, which guarantee a high exchange flux, the heat content of the neutral lye is to be recovered and used for the direct heating of the spent. This means that it will no longer be necessary to heat the spent with steam from the factory's steam network. A suitable alternating flow between the inlet and outlet channels of the heat exchangers should prevent the accumulation of gypsum deposits in the narrow channels of the heat exchangers. The purpose of the measuring and demonstration programme which is planned after erection and commissioning is to provide information on the corrosion resistance of the heat exchanger materials and on the precipitation of solid matter in the heat exchangers. The latter will have a decisive effect on the operating efficiency and hence on the commercial efficiency of the project. Achievements: For the demonstration phase TWO spiral counter current heat exchangers, each with a energy potential of 2140 x 103 kcal/h, were installed. The encrustation from the neutral solution forms in a then layer inside the pipes and hence with the frequent swapping of medium sides, requiring a problematic program controlled switching of numerous isolation valves, the problem can be solved. In continuous operation it was found that due to filtration problems in the following process steps, the planned final temperature of 67 degree C for the neutral solution had to be raised to 70 degree C. This resulted in more favourable conditions for avoiding encrustation, however it also resulted in lower than expected energy savings. At the end of the demonstration the following results were obtained: - The selected construction material (1.4563) is corrosion resistant to the heated dilute sulphuric acid, up to a corrosion inhibitor. - The final temperature of 70 ...
Das Projekt "Energy saving in the manufacture of ethanol with simultaneous reduction of pollution" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hans-Egon Frangmeier durchgeführt. Objective: The aim of the project is to include two innovative unit operations in an ethanol from biomass total system plant so as first to reduce the energy demand of the plant which becomes more energy self sufficient and, secondly, to improve its economics. The two unit operations are the pervaporation of the dilute ethanol-containing fractions originating from the distillation unit and the electrophoresis of the effluent from the biogas digesters treating the spent liquor after distillation. The yearly expected energy saving is slightly below 3 GWh for a production of about 8 x 1000 hl ethanol and the treatment of about 28 x 1000 m3 effluent. The payback is 3.5 years on average for the two innovative unit operations, by comparison with a similar total system plant without the two improved unit operations. General Information: The pervaporation process uses synthetic membranes to separate water from a dilute ethanol-containing solution in order to concentrate the ethanol in the latter. The membrane consists of an inactive porous backing-layer and an active pore-free layer, a few micrometre tick, consisting of cross-linked and specially treated polyvinylalcohol. The electrophoresis plant consists of a semi permeable filter which separates two chambers. The lower chamber contains a moving brine (NaCl) solution and the positive electrode. The upper chamber (floating on top of the brine) contains the effluent to be treated and the negative electrode. The pervaporation unit is linked with the distillation treating the dilute plant ethanol-containing mash originating from the fermentation plant and the electrophoresis unit is linked to treat the effluent from methane digesters treating anaerobically the spent liquor from the distillation unit before final disposal. The dilute ethanol-containing stream is heated and introduced in a fractionation distillation tower. Anhydrous ethanol is removed at one particular height of the tower. High ethanol-containing condensates are recycled. Low ethanol-containing condensates pass through the pervaporation plant before being recycled. Energy and mass balances as well as pressures and temperatures will be continuously monitored for the pervaporator as a function of quantitative and qualitative changes in membrane modules. Achievements: The project had to be abandoned in 1992 for two main reasons: - the permit for building the digester next to the factory was not granted by the Municipality and no agreement had been reached so far concerning another site. Consequently, it was no possible to implement the electrophoresis unit; - there was a lack of techno-economic success prospect for the pervaporation step. 2 pervaporation units of different makes were tested. None of them were able to reach the initial specifications, i.e. 2,000 l/d ethanol at 99.8 vol per cent on a stable basis. One of the 2 units succeeded in reaching the specified concentration. However, with the time, the flow rate and concentration were
Das Projekt "Verwendung von ASAM-Ablaugen als Dispergiermittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die in der ASAM-Ablauge enthaltenen Zuckersaeuren haben zusaetzlich zu den Lignosulfonaten einen geringen dispergierenden Effekt. Auch verzoegern sie ein Absetzten der dispergierten Teilchen z.B. bei Einsatz der Ablauge als Dispergiermittel fuer Beton. Weiterhin enthaelt die ASAM-Ablauge anorganische Chemikalien. Diese Stoffklasse erhoeht den pH-Wert der Suspensionen, was die Dispergierung der untersuchten Substanzen beguenstigt. Jedoch beeintraechtigen die anorganischen Chemikalien in der Ablauge die Ausbildung der dispergierend wirkenden Huelle um die suspendierten Teilchen. Eine Entfernung der anorganischen Substanzen durch Ultrafiltration wurde erfolgreich erprobt. Sie fuehrte zu einer Reduzierung der anorganischen Substanzen in der Ablauge. Als Dispergiermittel wurden ASAM-Ablaugen aus Fichten- und Buchenholzaufschluessen erprobt. Die Dispergierwirkung der Fichten-ASAM-Ablauge war der der Buchen-ASAM-Ablauge ueberlegen. Weiterhin wird die Dispergierwirkung von ASAM-Ablaugen auf der Basis von Einjahrespflanzen, insbesondere Hanf, getestet. Der Mindestpreis, der fuer die Ablauge als Dispergiermittel zu erzielen ist, muss den Energieinhalt der Ablauge und den Wert der in der Ablauge enthaltenen Aufschlusschemikalien kompensieren. Mit der ASAM-Ablauge von der Wirkung gleichwertige, auf dem Markt vertretene Dispergiermittel, erzielen deutlich ueber diesem Mindestpreis liegende Preise. Somit erscheint fuer kleinere ASAM- Anlagen ein Verzicht auf eine Chemikalienrueckgewinnung und eine alternative Ablaugenverwertung moeglich. Fuer Anlagen im grossen Massstab ist jedoch eine Chemikalienrueckgewinnung erforderlich, da der Absatzmarkt fuer Lignosulfonate zur Zeit begrenzt ist. Ergebnis: Die Dispergierwirkung der Fichten-ASAM-Ablauge war der der Buchen-ASAM-Ablauge ueberlegen. Weiterhin wird die Dispergierwirkung von ASAM-Ablaugen auf der Basis von Einjahrespflanzen, insbesondere Hanf, getestet. Der Mindestpreis, der fuer die Ablauge als Dispergiermittel zu erzielen ist, muss den Energieinhalt der Ablauge und den Wert der in der Ablauge enthaltenen Aufschlusschemikalien kompensieren. Mit der ASAM-Ablauge von der Wirkung gleichwertige, auf dem Markt vertretene Dispergiermittel, erzielen deutlich ueber diesem Mindestpreis liegende Preise. Somit erscheint fuer kleinere ASAM- Anlagen ein Verzicht auf eine Chemikalienrueckgewinnung und eine alternative Ablaugenverwertung moeglich. Fuer Anlagen im grossen Massstab ist jedoch eine Chemikalienrueckgewinnung erforderlich, da der Absatzmarkt fuer Lignosulfonate zur Zeit begrenzt ist.
Das Projekt "Entwicklung von Baustoffen und Bauelementen aus Rueckstaenden der chemischen Industrie und der Rauchgasentschwefelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Reimers durchgeführt. Die Gesamtmenge an Abfallgips aus der Phosphorsaeureproduktion betrug in der Bundesrepublik 1974 etwa 1 Mio. t und wurde weitgehend auf Sonderdeponien verbracht, da bisher kaum Verwertungsmoeglichkeiten bestehen. Sulfidablaugen entstehen in grossen Mengen bei der Celluloseherstellung und tragen in erheblichem Umfang zur Gewaesserverschmutzung bei. Mit dem Anfall grosser Abfallgipsmengen ist zu rechnen, wenn in der Bundesrepublik Rauchgasentschwefelungsverfahren auf Calciumbasis zum Einsatz kommen.
Das Projekt "Untersuchungen zur Verbesserung und Stabilisierung des Weissgrades von Holzschliff an Ligninen und Ligninmodellsubstanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Gesellschaft für Holzforschung durchgeführt. Bei den derzeitigen Verfahren zur Zellstoffgewinnung nach dem Sulfit- oder Sulfatverfahren gehen etwa 50 v.H. der Holzsubstanz verloren. Die Ablaugen enthalten nicht nur einen wertvollen, organischen Rohstoff, sondern tragen auch wesentlich zur Umweltverschmutzung bei. Das Vorhaben soll sich daher mit den Voraussetzungen beschaeftigen, unter denen man das Lignin im Holz fuer die Zellstoffgewinnung belassen kann, wie es zur Zeit im Holzschliff verwirklicht ist. Dadurch wuerden die Zellstoffausbeuten auf nahezu das doppelte erhoeht, Aufschlusschemikalien eingespart und das Problem der Umweltbelastung beseitigt.
Die Firma Essity Operations Mannheim GmbH beabsichtigt am Standort Sandhofer Straße 176, Flurstück 30582/1, in 68305 Mannheim den Neubau einer Anlage zur Herstellung von gebleichtem Zellstoff aus Weizenstroh unter Nutzung eines schwefel- und chlorfreien chemisch-mechanischen Aufschlussprozesses. Damit soll die bestehende Zellstoffproduktion auf Basis von Holz um eine Linie unter Verwendung des Rohstoffes Stroh, mit einer Zellstoffproduktion von 35.000 t/a ergänzt werden. Dabei wird neben den Strohzellstoffasern bei hoher Qualität ein ligninreiches Nebenprodukt erzielt, das künftig im Bereich Folienherstellung und Lederverarbeitung. Aufgrund der Verarbeitungstemperaturen unter 100° C verlaufen alle Prozessstufen drucklos, was im Vergleich zur Herstellung von Holzzellstoff zu geringerem Energieeinsatz, Abwasseranfall und Abwasserbelastung führt. Für die Herstellung des Strohzellstoffes sind folgende Verfahrenskomponenten erforderlich: Strohlager - Strohaufbereitung - Misch- und Aufschlussbehälter mit Chemikalienzugabe - Bleiche mit Zugabe der Bleichchemikalie - Zellstoffsortierung Eindicker/Pufferbehälter. Die entstehende Ablauge aus dem Aufschlussbehälter wird einer Eindampfanlage zugeführt. Das dort anfallende Lignin-Co-Produkt wird extern verwertet. Die bei der Eindampfung anfallenden Kondensate sowie weitere Prozessabwässer werden in der bestehenden Abwasseranlage behandelt, deren Kapazität nicht erweitert werden muss. Ergänzend zu den Produktionsanlagen werden lnfrastrukturanlagen wie eine Trafostation, zwei Tankläger, ein Kühlturm und ein zentraler Abgaswäscher installiert.
Das Projekt "Untersuchung zur umweltfreundlichen Bleiche von Sulfitzellstoffen: Einsatz von Ozon zur Sulfitzellstoffbleiche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Ordinariat für Holztechnologie und Institut für Holzphysik und Mechanische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Der Einsatz von Ozon zur Bleiche von Sulfitzellstoffen bietet im Vergleich zu anderen Bleichverfahren grosse Vorteile. Die Entfernung des in der Ozonstufe geloesten Restlignins kann in einer Waesche ohne Zusatz von Chemikalien erfolgen. Die Bleichabwaesser koennen in den allgemeinen Ablaugenkreislauf eines Zellstoffwerkes geleitet werden. Die Delignifizierung kann bis auf Restligningehalte von 0.5 Prozent gefuehrt werden, ohne die Zellstoffeigenschaften und -ausbeuten uebermassig zu beeintraechtigen. Die Reaktion zwischen Zellstoff und Ozon laeuft bei Raumtemperatur in Sekunden ab, wodurch sehr kleine Bleichreaktoren benoetigt werden. Nachteilig ist jedoch, dass die Bleiche bei hohen Konsistenzen durchgefuehrt werden muss und der Preis fuer Ozon relativ hoch ist. Neben der Optimierung der Prozessparameter der Ozonstufe selbst und einer Vollbleiche von Laub- und Nadelholzsulfitzellstoffen mit Ozon als Hauptstufe in verschiedenen Sequenzen soll versucht werden, die einzusetzende Ozonmenge zu minimieren. Bei Zellstoffen mit hohen Ausgangskappazahlen bietet sich der Einsatz von NO2 als Delignifizierungsagens zusaetzlich zum Ozon an.
Das Projekt "Chlorfreie Bleiche von Formacellzellstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die chlorfreie Bleiche von Sulfitzellstoffen mit Alkali/Sauerstoff und Wasserstoffperoxid ist heute in der Bundesrepublik Stand der Technik. Nicht moeglich ist jedoch die Schliessung der Wasserkreislaeufe wegen der Aufkonzentration der mit den Hackschnitzeln eingetragenen Fremdionen bei der Rueckgewinnung der Aufschlusschemikalien durch Ablaugenverbrennung und wegen der unterschiedlichen Basen beim Aufschluss (MgO) und bei der Bleiche (NaOH).- Sulfatzellstoffe lassen sich im Gegensatz zu Sulfitzellstoffen wesentlich schwerer chlorfrei bleichen und erfordern eine zusaetzliche saure Waesche zur Entfernung der Schwermetallionen sowie Komplexbildner und Aktivatoren, die die Abwaesser zusaetzlich belasten. Das im Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes entwickelte Formacell-Verfahren ermoeglicht die abwasserfreie Bleiche mit Ozon und Peressigsaeure zu Zellstoffen mit hohen Weissgraden (ueber 85 Prozent ISO) und Festigkeiten. Im Gegensatz zum Sulfit- und Sulfatverfahren werden beim Formacell-Verfahren bereits beim Aufschluss Zellstoffe mit sehr niedrigen Restligningehalten (unter 1,5 Prozent) erhalten. Fuer die anschliessende Bleiche mit Ozon braucht die Aufschlussloesung nicht veraendert zu werden. Vorteile gegenueber der konventionellen Ozonbleiche in Wasser sind die bessere Loeslichkeit und die hoehere Stabilitaet des Ozons in Essigsaeure/Ameisensaeure, wodurch die vollstaendige Delignifizierung ohne signifikanten Festigkeitsabfall der Zellstoffe moeglich ist. Zur Verbesserung des Weissgrades wird Peressigsaeure in Wasser oder Butylacetat eingesetzt, das gleichzeitig als Schleppmittel fuer die Abtrennung des Wassers aus der Aufschlussloesung durch azeotrope Destillation dient. Gegenueber dem in Deutschland zur Zeit angewendeten Sulfitverfahren entfaellt beim Formacell-Verfahren die Ablaugenverbrennung zwecks Rueckgewinnung der beim Aufschluss (Mg(HSO3)2) und in der Bleiche (NaOH) eingesetzten anorganischen Chemikalien, wodurch Abwaesser und Luftverschmutzungen (SO2) vermieden werden.
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