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Erprobung und Entwicklung einer Adsorberwand im Abstrom unterirdischer Kontaminationsbereiche in einer Kombination von Dekontaminierungs-Sicherungs- und Ueberwachungsmassnahmen

Erstellung und Kennzeichnung poroeser Adsorbentien und Katalysatoren

Ziel der Untersuchung ist es, von quantitativer Einsicht in das Zusammenwirken von Transportvorgaengen, Porenmorphologie und Porenentstehung ausgehend, die Herstellungsverfahren von poroesen Adsorbentien bzw. Katalysatoren methodisch zu begruenden und zu verbessern.

H2-Reallabor Burghausen / ChemDelta Bavaria, Teilvorhaben: T

Entwicklung eines innovativen Adsorptionsmittels auf Kohlenstoffbasis zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase als ein Baustein der Wasserstoffwirtschaft, Teilvorhaben DBI: Technischer Nachweis der Funktionsfähigkeit sowie verfahrenstechnische Optimierung der Performance der Aktivkohlen

Errichtung einer Anlage zur Schwefelverbrennung für die CO2-freie Herstellung von Prozessdampf und die optimale Versorgung mit Rohstoffen

Die Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ist ein mittelständischer Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien. Für die chemischen Herstellungsprozesse im Werk wird Dampf benötigt, für dessen Erzeugung Erdgas verbrannt wird. Zur Herstellung von Thiosulfaten und Sulfiten kommen flüssiges Schwefeldioxid und Schwefel zum Einsatz. Um Kieselsole und -gele herzustellen, wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. Bisher werden die benötigten Rohstoffe von externen Lieferanten bezogen und am Standort gelagert. Gegenstand des Vorhabens ist die Umsetzung eines innovativen Verfahrenskonzepts, mit welchem auf Basis von flüssigem Schwefel die weiteren benötigten Rohstoffe nach Bedarf am Standort hergestellt werden können. Im Zentrum steht die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt bei Entschwefelungsprozessen in Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO 2 ) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO 2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO 3 ) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO 2 zu H 2 SO 4 (Schwefelsäure) kann dem Bedarf der Produktion flexibel angepasst werden. Mit der bei den Prozessen entstehenden Wärme wird Dampf erzeugt, welcher für den Antrieb des Gebläses für die Verbrennungsluft, zum Betrieb der Adsorptionskälteanlage und mittels einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt wird. Der restliche Dampf wird in das vorhandene Dampfnetz des Werks eingespeist. Der erzeugte Strom wird zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort verwendet. Das innovative Verfahrenskonzept geht deutlich über den Stand der Technik in der Chemiebranche hinaus und hat Modellcharakter. Es zeigt auf, wie an einem Standort aus einem einzigen Rohstoff verschiedene Produkte wirtschaftlich, bedarfsgerecht und gleichzeitig umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Reduzierung der Anzahl der Rohstofftransporte trägt zur Umweltentlastung bei. Das Verfahren erzeugt keine Abfälle und Abwässer. Mit der konsequenten Abwärmenutzung zur Dampferzeugung können ca. 50 Prozent des Grundbedarfs an Dampf des Werks gedeckt und dadurch etwa die Hälfte des bisher zur Dampferzeugung genutzten Erdgases eingespart werden. Gegenüber dem gegenwärtigen Produktionsverfahren können insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO 2 -Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Chemiewerk Bad Köstritz GmbH Bundesland: Thüringen Laufzeit: seit 2019 Status: Laufend

Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Definition der Filtrationsanforderungen und chemische Charakterisierung der geothermalen Tiefenwässer

Ziel des Projektes PERFORM II ist es, vielversprechende Filtermaterialien, die im Vorgängerprojekt PERFORM identifiziert wurden, in einer Pilotanlage hinsichtlich ihres praktischen Einsatzes zu testen und als nächsten Schritt unter realen Bedingungen im Feldversuch einzusetzen. Die Hydroisotop GmbH beteiligt sich hierbei an zwei Arbeitspaketen des Verbundprojektes. In Arbeitspaket 1 werden die Anforderungen an die zu entwickelnde Filtertechnologie definiert. Hier wird Hydroisotop mit ihrem langjährigen Erfahrungswissen aus der Filtertechnik und den besonderen Anforderungen, die sich aus den hydrothermalen Fluiden ableiten wichtigen Input liefern. In Arbeitspaket 4 werden sowohl Labor- als auch Feldversuche durchgeführt. Ziel ist zu demonstrieren, dass der Einsatz der Filtermaterialien erfolgreich und effizient ist und wenn möglich, das Filtermaterial zu recyceln. Hydroisotop wird hierbei vielfältige Laboranalysen durchführen und an den teilnehmenden Geothermiestandorten Thermalwasserproben zur Charakterisierung der Wässer vornehmen. In dem geplanten Projekt werden folgende Aufgaben von Hydroisotop durchgeführt: - Sichtung der relevanten Fachliteratur im Bereich der Trinkwasseraufbereitung zu selektiven Adsorbentien - Identifizierung von Transferpotentialen geeigneter Adsorbentien auf den Geothermiebereich - Vor-Ort-Beprobung von geothermischen Wässern und hydrochemische Charakterisierung - Analyse relevanter Metallionen (Pb, Cu) zur Bestimmung des Durchbruchsverhaltens des Filterbettes bei Versuchen mit der Minianlage - Analyse der desorbierten Schadstoffe in Regenerationslösungen

Entwicklung und Erprobung eines effizienten CO2-Abscheidungsverfahrens auf der Basis wabenstrukturierter Adsorbentien, Entwicklung und Erprobung eines effizienten CO2-Abscheidungsverfahrens auf der Basis aminfunktionalisierter wabenstrukturierter Adsorbentien

Die Abscheidung von Kohlendioxid (Carbon Capture) wird für viele energieintensive und schwer dekarbonisierbare Prozesse wesentlich sein, um zukünftige CO2-Ziele einhalten zu können. Es gibt unterschiedliche Verfahren zur CO2-Abscheidung, wobei die Aminwäsche (Absorption) am weitesten verbreitet ist und in großem Maßstab kommerziell eingesetzt wird. Den Vorteilen der hohen Beladungskapazität und Selektivität stehen bei diesem Verfahren die Nachteile eines hohen Energiebedarfs, hoher Investitionskosten und verfahrensbedingter Aminemissionen gegenüber. Eine äußerst attraktive Alternative stellen adsorptive Trennverfahren mit festen Adsorbentien dar, mit dem Potential für geringeren Energiebedarf, einer Vermeidung von Aminschlupf durch die feste Bindung an den Träger und sehr guter Skalierbarkeit des Verfahrens. Als Adsorbentien für die CO2-Abtrennung werden heute praktisch ausschließlich Granulate oder Pellets betrachtet, da keine Alternativen in großem Maßstab verfügbar sind. Zur Behandlung von sehr großen Volumenströmen sind strukturierte Packungen, z.B. Wabenkörper, aufgrund Ihres deutlich günstigeren Verhältnisses von Druckverlust zu spezifischer Oberfläche von wesentlichem Vorteil im Vergleich zu Festbettschüttungen. Strukturierte Adsorbentien zur CO2-Abtrennung sind derzeit nicht in industriellem Maßstab verfügbar. Die Entwicklung und Fertigung ist kapitalintensiv und erfordert sehr spezielles Know-how auf dem Gebiet der Materialwissenschaften. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, einen auf aminfunktionalisierten Wabenkörpern basierenden Adsorptionsprozess zur effizienten Abscheidung von CO2 aus Prozess- oder Rauchgasen zu entwickeln und anhand ausgewählter Anwendungsbeispiele zu demonstrieren.

Entwicklung eines Verfahrens zur Umwandlung von Ammonium aus Gärrest in Nitrat und die Weiternutzung als Sauerstoff-Donator für eine biologisch oxidative Biogas-Entschwefelung

Hauptbestandteil des Biogases ist das energetisch nutzbare Methan (CH4). Biogas enthält neben CH4 jedoch auch signifikante Mengen Kohlenstoffdioxid (CO2) und weitere Begleitgase. Problematisch ist dabei Schwefelwasserstoff (H2S), welcher vermehrt bei der Um-setzung von proteinhaltigem Substrat in H2S Konzentrationen von 200 bis 5.000 ppm (0,02 bis 0,5 Vol.-%) gebildet wird. Um den Methananteil des Biogases wirtschaftlich zur Energieerzeugung nutzen zu können, muss das Biogas somit zuvor entschwefelt werden. In der Biogasentschwefelung werden physikalische, chemische sowie biologische Verfahren angewandt. Durch den Verbrauch von Fäll- und Adsorptionsmitteln sind die chemischen und physikalischen Verfahren jedoch meist mit hohen Betriebskosten verbunden. Die biologischen Verfahren hingegen basieren auf mikrobiologische aerobe Atmungsprozesse, die meistens durch einen Lufteintrag in den Biogasstrom erfolgen. Sollte das Biogas anschließend auf Erdgasqualität aufbereitet werden, sind Restmengen an Stickstoff und Sauerstoff nur durch energetisch aufwändige Verfahren oder durch hohen Betriebsmittelverbrauch zu entfernen. Alternativ lässt sich Nitrat anstelle von Sauerstoff als Oxidationsquelle nutzen. Nitrat kann aus dem im Gärrest enthaltenen Ammonium produziert werden. Da Nitrat als Sauerstoffdonor bei der mikrobiologischen Biogasentschwefelung verwendet und dieser im Gärrest produziert werden kann, wird im Rahmen des angestrebten Vorhabens ein innovatives Verfahren - Das Nitro-SX Verfahren - untersucht, mit welchem kostengünstig und umweltschonend Schwefelwasserstoff mithilfe von nitrifizierten Gärrest aus dem Biogas entfernt wird. Das entstehende Nitrat wird zusammen mit dem Schwefelwasserstoff mikrobiologisch zu Sulfat oder Schwefel und Stickstoff verstoffwechselt. Somit kann dieses Verfahren ebenfalls zur Reduzierung des Nitrateintrages beitragen. Als Produkte des Verfahrens würden zum einen entschwefeltes Biogas, zum anderen ein nitratarmer Gärrest entstehen.

Adsorptive Abwasserreinigung

Die adsorptive Abwasserreinigung gewinnt zunehmend an Bedeutung als Ergaenzung zu biologischen Reinigungsverfahren: Insbesondere bei hochbelasteten Abwaessern muss man damit rechnen, dass die biologische Reinigung allein nicht zum Ziel fuehrt. Die adsorptive Nachreinigung der biologisch vorgereinigten Abwaesser ist vom wirtschaftlichen Standpunkt dann in Betracht zu ziehen, wenn es gelingt, auf eine Regenerierung des Adsorptionsmittels entweder zu verzichten oder mit besonders einfachen Verfahren durchzufuehren. Im Rahmen des Projekts wird als Adsorptionsmittel Braunkohlenkoks verwendet. Dieser Braunkohlenkoks ist im Vergleich zur Aktivkohle ausserordentlich preiswert. In einem neuen verfahrenstechnischen Geraet der mehrstufigen Wirbelschicht mit kontinuierlichem Durchlauf von Wasser und Adsorbern soll die Beladung des Braunkohlenkokses untersucht werden. Auf eine Regenerationsstufe wird verzichtet, da der Koks als Brennstoff fuer die Verbrennung des bei der Abwasserreinigung anfallenden Schlamms verwendet wird. Die mit diesem Verfahren zusammenhaengenden Fragen sollen im Rahmen des Projekts geklaert werden.

PaWAC: Entwicklung neuer Adsorbentien aus organischen Reststoffen für die Behandlung von Abwasser insbesondere für die Entfernung organischer Spurenstoffe (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

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