Kernschmelzunfaelle in KKW fuehren durch die Schmelzen-Betonreaktion zu einem Druckanstieg im Sicherheitsbehaelter. Eine Moeglichkeit, das Bersten des Sicherheitsbehaelters zu vermeiden, ist eine Abluftfilterung ueber Filterkomponenten zur Abscheidung von Radiojod und Aerosolen mit einem Volumenstrom, der zur Konstanthaltung des Druckes im SB ausreicht. Hierbei werden Filterelemente benoetigt, die hohe Abscheidewirkung bei hohen Temperaturen, hohem Strahlenpegel und Feucht- und Dampfgehalt haben.
Der Bedarf an den Polyolefinen Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) ist weltweit sehr hoch und weiterhin ansteigend. Diese Werkstoffe werden hauptsächlich aus fossilen Rohstoffen hergestellt (Öl, Gas, Kohle), was zu einem hohen Ausstoss von geogenem Kohlendioxid CO2 führt. Die Idee des Gesamt-Projektes ist es nun, drei in einer Reihe angeordnete Versuchsstände aufzubauen, welche Polyolefine (PE oder PP) aus molekularem Wasserstoff H2 und aus CO2 herstellen können. Die drei Versuchsstände beinhalten je eine Prozessstufe:
Versuchsstand 1: Methanol Herstellung
Versuchsstand 2: Olefin Synthese
Versuchsstand 3: Polymerisation
Im Rahmen eines Vorgänger-Projekts am IET Institut für Energietechnik der HSR Hochschule für Technik Rapperswil wurde ein Synthese-Reaktor gebaut, welcher aus elementarem Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) Methanol (CH3OH) synthetisieren kann. Ein Elektrolyseur für die Wasserstoffherstellung und ein CO2-Adsorber der Firma Climeworks, welcher Kohlendioxid aus der Umgebungsluft filtert, stehen zur Verfügung. Diese Anlageteile entsprechen dem Versuchsstand 1 (Methanol Herstellung).
In einem nächsten Schritt sollen nun die Prozessschritte Olefin Synthese und Polymerisation entwickelt werden. Diese Versuchsstände sollen dabei helfen, die Herstellung von nachhaltigen Kunststoffen zu erforschen und, wenn möglich, die Prozesse zu verbessern. Es sollen Prozessmanipulationen möglich sein, um die Verfahrenskette zu analysieren und gegebenenfalls auch zu optimieren. Des Weiteren bietet diese Installation Studierenden der HSR Möglichkeiten zu Studienarbeiten. Mit Führungen soll die Anlage zudem der Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden, um auf die Umweltauswirkungen der Kunststoffherstellung, aber auch auf das Potential für eine Herstellung aus erneuerbaren Rohstoffen, aufmerksam zu machen.
Das Projekt wurde aufgrund des Beitragsgesuchs vom 25.06.2018 genehmigt.
Projektziele:
Die beiden Versuchsstände zur Olefin-Synthese und zur Polymerisation sind getestet und in Betrieb. Sie können unabhängig voneinander betrieben werden und erbringen folgende Leistungen:
- Versuchsstand 2 (Olefin Synthese): Verarbeitung von ca. 500 ml Methanol pro Stunde
- Versuchsstand 3 (Polymerisation): Herstellung von ca. 250 Gramm Polyolefin pro Stunde
- Die Anlagen sollen grössenmässig so konzipiert sein, dass alle drei Prozessstufen in einem 6 m ISO-Container untergebracht werden können.
Die Filtration von Bestandteilen aus Prozessmedien und Reststoffströmen ist ein Anwendungsbereich der aufgrund steigender qualitativer Anforderungen an Produkte sowie regulatorischer Vorgaben eine ständige Erweiterung und eine zunehmende Nachfrage erfährt. Dabei sind Bereiche wie die Abluftfiltration zur Minimierung von Gerüchen, die Abgasreinigung zur Reduktion von Schadstoffkonzentrationen oder aber die Abwasserreinigung bekannte und derartig adressierte Anwendungsfelder. Darüber hinaus sind zahlreiche Filtrationsgebiete im verarbeitenden Gewerbe gegeben, die enorme Ansprüche an den gegenwärtigen Stand der Technik bspw. in Bezug auf Standzeiten als auch Wartungs- und Instandhaltungsfreundlichkeit der Filtrationstechnologien stellen. Das hier vorgestellte Verbundvorhaben verfolgt die übergeordnete Zielstellung, eine innovative und vollständig neue Filtertechnologie zu entwickeln. Diese Filtertechnologie soll den gegenwärtigen Stand der Technik sowohl in Bezug auf Filtrationseigenschaften als auch die Anwendbarkeit deutlich übertreffen. Zur Erreichung dieser Zielsetzung hat ein schlagkräftiges Konsortium (DBFZ, TRIDELTA, LTC) gebildet, wobei jeder Partner ein firmenspezifisches Entwicklungsziel verfolgt und seine hervorragende Expertise einbringt. Dabei steht die Entwicklung eines Filtermaterials aus einem Eisen(0)-Kohlenstoff-Komplex, eines innovativen magnetischen Trägers, sowie einer hochselektiven Filteranlage im Mittelpunkt der Betrachtung. Der Lösungsweg zur Erreichung dieser Zielsetzung basiert zum einen auf dem partnerspezifischen Wissen und zum anderen auf der Synthese der Einzelleistungen zu einer gemeinsamen Technologie. Nur durch die Zusammenführung der Teilleistungen aus den Arbeitspaketen kann das Vorhabenziel erreicht werden. Dabei sind die Arbeitspakete entlang des Lebensweges der Technologie eingeordnet, beginnend mit der Grundlagenermittlung über die Technologieentwicklung und Erprobung bis hin zur abschließenden Bewertung.
Das familiengeführte Unternehmen HDO Druckguß- und Oberflächentechnik GmbH in Paderborn wurde 1956 gegründet und ist Technologieführer im Bereich Zink-, Magnesium- und Aluminiumdruckguss mit dekorativen Oberflächen. Der größte Teil der HDO-Produkte wird in die Branchen Automobil, Sanitär, Hausgeräte und Konsumgüter verkauft. Bei der Herstellung von Aluminiumdruckgussteilen werden sogenannte Trennmittel bzw. Formtrennstoffe auf die metallischen Dauerformen innerhalb der Druckgießmaschine aufgetragen. Dies erleichtert das Ablösen des Gussteils von den Formwänden und dient gleichzeitig der Schmierung der beweglichen Formteile sowie einer optimalen Formfüllung, indem der Fluss des flüssigen Metalls verbessert wird. Jährlich werden im Unternehmen etwa 3.840 Liter Trennmittel bei der Produktion von Druckgussteilen eingesetzt. Diese Trennmittel enthalten u.a. verschiedene organische Bestandteile und Silikone, die beim Gießprozess beim Kontakt mit dem geschmolzenen Aluminium verdampfen. Sie belasten gemeinsam mit weiteren verdunstenden Stoffen im Gießprozess als organische Luftschadstoffe die Hallenluft. Arbeitsplatzmessungen zeigten, dass die Werte in der Hallenluft ohne Absaugung im Grenzwertbereich lagen. Im Aluminium-Druckgussbereich fehlt bis heute eine geeignete Reinigungstechnik, um diese organischen Emissionen, die oft auch eine Geruchsbelastung darstellen, aus der Abluft zu entfernen. Somit werden diese organischen Schadstoffe heute größtenteils über die Dachentlüftung an die Außenluft abgegeben oder verbleiben in der Hallenluft, was eine Belastung der Produktionsumgebung und der Arbeitsbereiche der Mitarbeiter darstellt. Ziel dieses geförderten Pilotprojekts war die Reduzierung der Schadstoffemissionen in der Hallenluft. Des Weiteren sollte die Maschinenabwärme der Druckgießmaschinen zurückzugewonnen und für Heizzwecke genutzt werden. Dafür wurde eine aktive Inluft-Reinigungsanlage (A.I.R.-Anlage) inklusive eines Wärmerückgewinnungssystems zur Abreinigung der Hallenluft installiert. Das Gesamtsystem besteht dabei aus der Ablufterfassungseinheit am Hallendach, einer dreistufigen Abluftfiltration mit neuartigen Edelstahlfaser-Filtermaterialien, einem Rotationswärmetauscher zur Wärmerückgewinnung und Anlagenkomponenten zur Einbringung temperierter Außen-Luft in den Arbeitsbereich. Durch die neue aktive Inluft-Reinigungsanlage konnten insbesondere die diffusen Emissionen besser erfasst und reduziert werden. So wurde eine deutliche Reduktion der als Dampf-Aerosol vorhandenen Kühlschmierstoffe erreicht. Durch die A.I.R- Anlage wurde eine Reduktion um den Faktor 10 im Vergleich zur Ausgangslage erreicht. Gleichzeitig konnte die Konzentration des aerosolförmigen Anteils für Gesamtkohlenstoff in der Abluft um 30-40 Prozent reduziert werden. Durch die Rückgewinnung der Maschinenabwärme aus der Hallenluft und ihre Nutzung für Heizzwecke kann nahezu vollständig auf fossile Heizbrennstoffe verzichtet werden, wodurch sich jährliche Energieeinsparungen von ca. 1 Gigawattstunde und CO 2 -Minderungen von jährlich ca. 287 Tonnen CO 2 ergeben. Das Vorhaben zeigt exemplarisch, dass durch die neue aktive Inluft-Reinigungsanlage eine deutliche Verbesserung der Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter erreicht wurde. Gleichzeitig wurde der Schadstoffeintrag an organischen Emissionen in die Umwelt verringert und ein erheblicher Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz geleistet. Es besteht eine sehr gute Übertragbarkeit dieser neuen Technik auf weitere Druckgussgießereien.
Branche: Sonstiges verarbeitendes Gewerbe/Herstellung von Waren
Umweltbereich: Luft
Fördernehmer: HDO Druckguss- und Oberflächentechnik GmbH
Bundesland: Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: 2014 - 2014
Status: Abgeschlossen