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Verfahrenstechnik 4/2021

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Verfahrenstechnik 4/2021

VERFAHREN UND ANLAGEN

VERFAHREN UND ANLAGEN Beitrag zur Energiewende Verfahren zur Methanisierung von Kohlendioxid In den vergangenen Jahren gab es rege Diskussionen darüber, welche Rolle die sogenannten Power-to- Gas-Technologien bei der Energiewende in Deutschland spielen. Ein Methanisierungsverfahren könnte hier einen Beitrag zur Dekarbonisierung der Wirtschaft leisten. Power-to-Gas-(PtG)-Technologien können die Erreichung der ehrgeizigen Ziele zur Reduzierung der CO 2 -Emissionen, die sich Deutschland gesetzt hat, in hohem Maß unterstützen. Um den Prozess voranzubringen, hat das Fraunhofer IMM ein Methanisierungsverfahren entwickelt, das auf dem Einsatz von mikrostrukturierten Reaktoren und der Eigenentwicklung stabiler Katalysatoren beruht. Aufgrund ihrer Autor: Dr. Christian Bidart, Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, Mainz guten Wärmeübertragungseigenschaften sind mikrostrukturierte Reaktoren für die stark exotherme katalytische Umwandlung von CO 2 in PtG-Systemen besonders geeignet. Ihr kompaktes, skalierbares Design ermöglicht den flexiblen Bau von Anlagen, die besser an die Menge der verfügbaren Kohlendioxidquellen angepasst sind. Zwei Stufen Das Verfahren beruht auf der Verwendung mikrostrukturierter Reaktoren und der Synthese neuer Katalysatoren, die eine hohe Toleranz gegenüber Schwefelverbindungen aufweisen. In einer ersten Stufe reagieren CO 2 und Wasserstoff in einem monolithischen Reaktor partiell. In der zweiten Stufe wird das restliche CO 2 bei einer geringen Temperatur in erneuerbares Biomethan mit einem hohen Grad an Selektivität umgewandelt. Die Temperatur wird in Richtung Reaktorausgang über eine integrierte Kühlung abgesenkt. Durch diese Verschiebung des thermodynamischen Gleichgewichts wird ein höherer Umsatz erzielt (über 97 %). Die Mikrostrukturreaktoren zur Umwandlung von CO 2 in Methan wurden in den Laboren des Fraunhofer IMM entwi- ckelt und gebaut. Der Reaktor in Bild 2 entspricht dem Reaktor in der zweiten Stufe des beschriebenen Methanisierungsverfahrens. Das Design und der Bau mikrostrukturierter Reaktoren ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem kosteneffiziente Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Hier ist die Kooperation eines interdisziplinären Entwicklungsteams sowie die Anwendung speziell entwickelter Techniken erforderlich. Die industriellen Verfahren der Methanisierung von CO 2 befinden sich derzeit noch in der Entwicklungsphase. Deshalb müssen bis zu einer vollständigen kommerziellen Nutzung noch zahlreiche Herausforderungen bewältigt werden. Nur die Vorteile von Skaleneffekten können zu einer starken Senkung der Herstellungskosten führen, was diese Technologie wirtschaftlich erst tragfähig macht. Die industrielle Entwicklung von Reaktoren und Verfahren zur weiteren Verbesserung der Fertigungstechniken wird ebenfalls zu einer langfristigen Senkung der Produktionskosten beitragen. Fotos: Fraunhofer IMM, Dennis Alperstedt/stock. adobe.com www.imm.fraunhofer.de 01 01 Schematische Darstellung des am Fraunhofer IMM entwickelten Verfahrens der katalytischen Methanisierung 02 02 Mikrostrukturierter Reaktor zur Methanisierung von Kohlendioxid mit integrierter Ölkühlung; die Nennleistung des Reaktors beträgt 50 kW thermisch 10 VERFAHRENSTECHNIK 04/2021 www.verfahrenstechnik.de

VERFAHREN UND ANLAGEN Produktionsanlagen für Lipid-Nanopartikel Lipid-Nanopartikel (LNPs) verkapseln und schützen empfindliche Wirkstoffe und ermöglichen ihren Transport zu den Zielzellen im menschlichen Körper. Knauer liefert auch Produktionsanlagen für pharmazeutische Lipid-Nanopartikel. Die Jet-Mixing-Technologie hat sich laut Hersteller für die pharmazeutische Produktion von Impfstoff-Lipid-Nanopartikeln im kleinen und großen Maßstab bewährt. Der Gerätehersteller liefert sowohl kleine Tischgeräte für Anwender in Forschung und Entwicklung als auch komplette LNP-Anlagen für die pharmazeutische Industrie. Die Anlagen für die Produktion, auch IJM-Skids (impingement jet mixing) genannt, werden nach den Spezifikationen und Dokumentationsanforderungen des Kunden ausgelegt und optimiert. Anlageninstallationen in Reinräumen (Klasse c) wurden bereits erfolgreich durchgeführt. Die Systeme sind mit allen notwendigen Schnittstellen für die Integration in kundeneigene SPS-Systeme ausgestattet. www.knauer.net Rautenfilter zum Rückhalt von Mikroplastik Mikroplastikpartikel sind nach aktueller Definition kleiner als 5 mm. Im Rahmen der Untersuchungen wurde der Invent iFilt- Rautenfilter zur Entnahme von Mikroplastik im Bereich des Kläranlagenablaufs und des Mischwasserüberlaufs getestet. Der neuartige Rautenfilter bietet laut Hersteller ein strömungsmechanisch optimiertes Design, das mit dem verfahrenstechnischen Ansatz der Cross-Flow-Filtration kombiniert wurde. So kann eine hohe hydraulische Leistungsfähigkeit bei geringem Platzbedarf und guter Abscheideleistung erreicht werden. Die kontinuierliche Rotation der Filterräder, der damit initiierte Effekt der tangentialdynamischen Filtration und die scharfe Trenngrenze des verwendeten Gewebes gewährleisten hohe Abscheideleistungen. Für Untersuchungen wurde der Rautenfilter an einem Mischwasserüberlaufbecken aufgestellt. Der Rautenfilter mit dem 6 μm Tressengewebe konnte eine Abscheideleistung an abfiltrierbaren Stoffen von über 99 % erreichen. www.invent-uv.de Filter optimieren und steuern Der neue Viledon Produktkatalog zeigt auf 152 Seiten Produkte und Dienstleistungen für die industrielle Filtration, um die passende Lösung für jede Anwendung zu erhalten. Im Innenteil geht es einerseits um die seit Jahren bewährten Filter, aber auch um Neuentwicklungen wie beispielsweise den Duo Safe HT oder das Tank-Überdrucksystem (TPU 500) zum Schutz von Lebensmitteln und um Leistungsgewinne zu erzielen. Darüber hinaus wird das Angebot von Freudenberg Filtration Technologies digitaler: E.Ffect ist dazu da, Zuluftfiltersysteme von Gasturbinen und Kompressoren zu optimieren. Die Filterabreinigung von Entstaubungspatronen lässt sich mit PulseWatch steuern. www.freudenberg-filter.com Drehkolbengebläse-Anlagen mit OMEGA PROFIL Luft für die pneumatische Schüttgutförderung mit Industrie-4.0-Kompatibilität • Kompatibel mit Industrie 4.0 durch die vernetzbare Steuerung SIGMA CONTROL 2 • Gebläseblock mit OMEGA PROFIL • Pulsationsarm, zuverlässig und energieeffizient • Volumenströme 1,5 – 74 m 3 /min, Druckdifferenz bis 1000 mbar, Vakuum bis 500 mbar • Garantierte Leistungsdaten – nach ISO 1217 Annex C bzw. E • „Plug & Work“ senkt Kosten für Inbetriebnahme erheblich www.kaeser.com www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 04/2021 11

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