Aufrufe
vor 1 Jahr

Verfahrenstechnik 4/2023

  • Text
  • Anforderungen
  • Komponenten
  • Unternehmen
  • Einsatz
  • Messe
  • Entwickelt
  • Wasser
  • Jumo
  • Anlagen
  • Verfahrenstechnik
Verfahrenstechnik 4/2023

PERSPEKTIVE ALKOHOLE AUS

PERSPEKTIVE ALKOHOLE AUS CO 2 Ob Zementherstellung oder Stahlproduktion: In vielen Branchen ist der Ausstoß von CO 2 ein Problem, weil er nicht überall vermeidbar ist. Doch aus dem Treibhausgas können Rohstoffe für die chemische Industrie entstehen – zum Beispiel Alkohole. B islang sehen Konzepte zur stofflichen CO 2 -Nutzung meist einen zweistufigen Prozess vor: Auf den Elektrolyseprozess, bei dem Wasserstoff mithilfe von regenerativem Strom hergestellt wird, folgt der thermokatalytische Prozessschritt, bei dem der Wasserstoff mit Kohlendioxid zum gewünschten Endprodukt umgesetzt wird. Den Weg zum einstufigen Verfahren zur elektrochemischen Herstellung von Alkoholen wie Ethanol und Propanol haben Wissenschaftler:innen im Rahmen des Projekts Elkasyn geebnet. Hierzu haben sich das Fraunhofer Umsicht, die Siemens AG, die Mitsubishi Hitachi Power Systems Europe GmbH, die Ruhr-Universität Bochum und die Universität Stuttgart zusammengeschlossen. Elkasyn steht für „Steigerung der Energieeffizienz der elektrokatalytischen Alkoholsynthese“. Das einstufige Verfahren hat Vorteile. „Zum einen müssen keine Produkte zwischengespeichert werden, da Kohlendioxid und Wasser direkt im elektrokatalytischen Reaktor umgesetzt werden. Es entfällt im Vergleich zu anderen Verfahren die separate Herstellung und Speicherung von Wasserstoff“, erläutert Umsicht- Wissenschaftlerin Theresa Jaster. „Zum anderen kann Energie eingespart werden, da der zusätzliche Schritt der Wasserstoffherstellung ebenso wegfällt wie die mit diesem Prozess einhergehenden Energieverluste. Auch weitere Wärme-, Energie- oder Materialverluste, die durch den Übergang zwischen mehreren Prozessstufen auftreten, können damit vermieden werden.“ So haben die Projektpartner unter anderem verschiedene Elektrolyt-Systeme für die elektrochemische CO 2 -Reduktionsreaktion unter Hochdruckbedingungen getestet und modelliert sowie eine skalierbare Hochdruckzelle für die elektrochemische CO 2 - Reduktion entwickelt. Weitere Ergebnisse: • Simulation von Trennprozessen für die Aufbereitung entstandener Produktgemische • Synthese von Katalysatoren wie Cu-haltiger Pentlandite, Bor- Phosphid-basierte Materialien und Cu-Zn-Katalysatoren sowie von nanostrukturierten und kupferbeladenen Kohlenstoffmaterialien als Katalysatoren • Entwicklung und Testung verschiedener Elektrodenzusammensetzungen unter Berücksichtigung von Eigenschaften wie Benetzbarkeit oder Porosität • Simulation und Optimierung der gesamten Prozesskette unter Berücksichtigung einer Wärmeintegration und Erstellung einer techno-ökonomischen Analyse des Gesamtsystems Die Testung der Katalysatoren und Elektroden erfolgte im ersten Schritt unter atmosphärischen Bedingungen. Es gab aber auch erste vielversprechende Versuche unter Hochdruck. Auf diesen Erfolgen wollen die Projektpartner aufbauen. Bild: Monropic – stock.adobe.com www.umsicht.fraunhofer.de 6 VERFAHRENSTECHNIK 2023/04 www.verfahrenstechnik.de

NACHRICHTEN NEUE LASER FÜR DIE KLIMAFORSCHUNG Wetterberichte, Klimamodelle oder Raketenstarts – sie alle benötigen präzise Daten aus der Atmosphäre. LIDAR (LIght Detection And Ranging)- Systeme schießen Laserstrahlen in den Himmel. Aus dem rückgestreuten Licht lassen sich Wind- und Temperaturdaten berechnen – in einer Höhe von bis zu 100 km. Ein Team vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT und dem Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik IAP hat ein portables LIDAR-System entwickelt, das autonom arbeitet. In Zukunft sollen solche Systeme in Serie gefertigt werden, um als Netzwerk Klimadaten in einer neuen Qualität zu liefern. Im Mai und November 2022 wurde die neueste Lasergeneration in zwei der LIDAR-Systeme in Kühlungsborn installiert und bereits Messungen bis in 100 km Höhe demonstriert. Die Basis dafür ist ein ständig wachsendes Team (Bild 1). Die Arbeiten in Aachen und Kühlungsborn wurden im Projekt VAHCOLI (Vertical And Horizontal COverage by Lidar) gefördert. Im Mittelpunkt steht die Erforschung der Atmosphäre in vertikaler und horizontaler Richtung. Das wird durch vier um 30° gekippte Laser und Teleskope (Bild 2) erreicht. Mit vier solchen LIDAR-Systemen im Netzwerk lassen sich Flächen mit mehreren 10.000 km² am Himmel vermessen. Das ist dann das mit Abstand modernste und leistungsfähigste LIDAR-System für die mittlere Atmosphäre weltweit. Bildquelle: Fraunhofer ILT, Aachen / Ralf Baumgarten www.ilt.fraunhofer.de 01 Im November 2022 haben die Teams vom Fraunhofer ILT und dem Leibniz IAP in ein weiteres der vier LIDAR-Systeme einen neuen Laser eingebaut 02 Die Alexandrit-Laser wurden im Labor so weit optimiert, dass sie in den LIDAR-Systemen über Tausende Stunden ohne Wartung oder Justierung arbeiten können / IECEx IECEx