Hohle Faser goes Green

Der Beitrag stammt von der Evonik Industries AG, Essen

Grün ist in. Fahrrad statt Auto, Biokost statt Fastfood, Energieklasse A+++ statt A: Immer mehr Menschen entscheiden nach Umweltaspekten. Auch Industrie und Wirtschaft reagieren auf den nachhaltigen Trend und bieten zunehmend „Öko-Produkte“ an. Grüne Energie liegt dabei voll auf Kurs. Während die großen Energieproduzenten ihr Hauptaugenmerk auf Wind, Wasser und Sonne lenken, scheint Biogas als eine alternative Energiequelle ein wenig im Schatten zu stehen. Zu Unrecht, denn es ist ein hocheffizienter Energieträger und ein wichtiger Baustein für dezentrale Versorgungsstrukturen.

Biogas entsteht durch Fermentation von Biomasse – einer organischen Substanz beispielsweise aus Pflanzen, Gülle oder Klärschlamm. Allerdings enthält Rohbiogas neben dem Energieträger Methan auch Kohlendioxid (CO2) sowie andere Spurengase. Da CO2 nicht brennbar ist, mindert es den Heizwert und muss daher abgetrennt werden.

Gängige Abtrennungsmethoden wie Druckwasser- oder Aminwäsche sowie Druckwechseladsorption weisen gewichtige Nachteile auf: Sie benötigen vergleichsweise viel Energie, Hilfsmittel und Hilfschemikalien. Es entstehen Abfälle und Abwasser, die aufbereitet und entsorgt werden müssen. Zudem steht das Biogas nach der Aufbereitung meist unter geringem Druck. Für die Einspeisung in ein Mitteldrucknetz muss es beispielsweise mithilfe eines zusätzlichen Kompressors auf Drücke von 15 bis 20 bar verdichtet werden. Daher arbeiten konventionelle Aufbereitungsanlagen meist erst ab einer Rohbiogasmenge von deutlich >500 Nm³/h wirtschaftlich. Das bedeutet: Für eine dezentrale Energieversorgung mit zahlreichen kleineren Anlagen sind sie in der Regel ungeeignet.

Evonik hat deshalb eine Technologie zur kosten- und energieeffizienten Abtrennung von CO2 entwickelt. Was auf den ersten Blick aussieht wie Spaghetti oder Pinsel, sind in Wirklichkeit hochselektive Membranen aus mehreren zylinderförmigen Polyimid-Hohlfasern. Sie bilden die neuen Hohlfasermembranmodule „Sepuran Green“.

Polyimide sind sehr druck- und temperaturbeständig. „Für Sepuran setzen wir auf eine speziell optimierte Form unserer bewährten Polyimid-Familie. Die Membranen zeigen eine beständig hohe Selektivität und sind insbesondere für die Trennung von CO2 und Methan geeignet“, sagt Dr. Goetz Baumgarten von der Wachstumslinie Fibres and Membranes des Geschäftsgebiets High Performance Polymers von Evonik.

Und wie funktioniert es? Gasmoleküle sind unterschiedlich groß und weisen unterschiedliche Löslichkeit in Polymeren auf. Das zu reinigende Biogas wird an einem Ende der Membran mit Hochdruck eingeleitet. „Die CO2-Moleküle sind kleiner als die Methanmoleküle und lösen sich zudem besser in Polymeren. Daher passieren sie auch wesentlich schneller die Mikroporen der Membran und trennen sich vom Methan ab“, erklärt Baumgarten. CO2, Wasserdampf sowie Spuren von Ammoniak und Schwefelwasserstoff werden an der Niederdruckseite abgezogen, während sich am anderen Ende der Membran – der Hochdruckseite – das Methan ansammelt. Das methanreiche Gas wird zudem an der Hochdruckseite direkt abgezogen und muss für die Einspeisung nicht mehr eigens verdichtet werden. Dies spart nicht nur Kosten für einen zusätzlichen Kompressor. So aufbereitet kann das Biomethan auch bei kleinen Anlagen verwendet werden und ermöglicht damit eine dezentrale Energieversorgung.

Im österreichischen Neukirchen an der Vöckla erproben die Experten von Evonik seit Anfang 2011 die Produktionsmodule in einer Testanlage. „Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass die Sepuran Green-Membranmodule ein robustes und einfaches Instrument zur Gasreinigung sind. Das Methan aus dem Rohgas lässt sich auf über 99 Prozent aufreinigen. Bei ihrem Einsatz zeigen die Membranen eine höhere Anlagenverfügbarkeit, geringeren Energiebedarf und niedrigere Wartungskosten gegenüber alternativen Verfahren“, fasst Baumgarten zusammen.

Evonik;

Telefon: 02365 49-9227; E-Mail: thomas.lange@ evonik.com