Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
Das Projekt ElektroWirbel verfolgt das Ziel, die Schließung von Prozesskreisläufen in der chemischen Industrie durch Aufbereitung salzhaltiger Prozessabwässer und dünner Säuren mittels elektrochemischer Wirbelbett-Reaktoren.
Die Projektlaufzeit von Elektrowirbel beträgt 36 Monate. Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Die Projektträgerschaft erfolgt über die VDI Technologiezentrum GmbH.
Im Rahmen des Projekts sollen zwei neuartige Wirbelbett-Elektroden entwickelt werden. Zum einen die Flow-Electrode Capacitive Deionization FCDI (Slurry-Elektrode) und zum anderen die magnetische Wirbelbett-Elektrode. Diese Systeme unterscheiden sich prinzipiell in ihrem Aufbau und sollen für Aufkonzentrierung und Beseitigung organischer Verunreinigungen evaluiert werden.
Das Schließen der Stoffkreisläufe industrieller Prozesse ist für eine nachhaltige Produktion zwingend erforderlich. Im Hinblick auf die weltweit zunehmende Verknappung von Trinkwasser aufgrund der wachsenden Bevölkerung und des Klimawandels kommt dieser Aufgabe auch eine soziale und ökologische Bedeutung zu. Dabei spielen Entwicklungen zum Schließen von Wasserkreisläufen bei industriellen Prozessen eine wichtige Rolle.
In vielen industriellen Synthesen, z.B. von Polycarbonat, Vinylchlorid, Isocyanaten, Chlormethan, Epichlorhydrin oder Tetrachlorsilan, fallen erhebliche Mengen Abwässer an, deren Salzkonzentrationen hoch sind.
Die umweltgerechte Entsorgung der oben beschriebenen Abwässer ist mit hohen Kosten verbunden. Zudem stören salzhaltige Abwässer den biologischen Abbau in Kläranlagen. Sinnvoller ist die Aufbereitung der Abwässer mit dem Ziel der Rückführung der enthaltenen Wertstoffe und des Wassers in den Produktionsprozess. Folglich bestehen die Aufgaben bei der Schließung der Prozesskreisläufe zum Einen in der Aufkonzentrierung des Salzes und zum Andern in der Beseitigung der organischen Verunreinigungen.
Aktuell gehen diese Aufgaben in Ermangelung effizienter Verfahren mit einem hohen apparativen und energetischen Aufwand einher. Gängiges Verfahren zur Aufkonzentration ist z.B. die thermische Verdampfung des Wassers, was mit einem hohen Energieverbrauch verbunden und daher ökonomisch und ökologisch nicht nachhaltig ist. Ebenso gibt es aktuell bei hohen organischen Belastungen oder bei bestimmten Verbindungsklassen keine technischen Lösungen zur Aufreinigung hin zu Spezifikationen, die einen Einsatz als Prozesswasser erlauben. Hier setzt das Forschungsprojekt ElektroWirbel an.
