Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung eines katalytischen Gesamtprozesses zur Nutzung von zu Synthesegas aufbereitetem Kuppelgas aus einem Stahlwerk zur anschließenden, direkten Umsetzung zu kurzkettigen Alkoholen. Die Verwendung der Alkohole als Treibstoffe sowie als Ausgangspunkt für andere Chemiebausteine reduziert den Primärrohstoffverbrauch. Zum einen werden konventionelle Rohstoffquellen wie Erdgas zur Bereitstellung von Synthesegas durch Kuppelgase ersetzt. Zum anderen wird durch die Fixierung von Kohlenstoff in den verwertbaren Produkten der spezifische CO2 Ausstoß des Stahlwerks reduziert. Der Einsatz der so hergestellten Alkohole als Treibstoffe führt zu einer Substitution der entsprechenden Menge konventionellen Treibstoffs und damit auch der entsprechenden Menge Rohöl. Am LTC erfolgen Untersuchungen zur heterogen katalysierten Umsetzung von Synthesegas zu C2+-Alkoholen. Für diese Reaktion soll ein geeignetes Katalysatorsystem identifiziert und optimiert werden. Dabei wird die Katalysatorentwicklung durch umfangreiche Charakterisierung und Screening der Materialien unterstützt. Zudem sollen weiterführende kinetische Untersuchungen durchgeführt werden, um zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären und Daten für die weitere Modellierung am LEAT bereitzustellen. Am LEAT werden aufbauend auf einem makrokinetischen Reaktionsmodell die Technikumsanlagen der Verbundpartner numerisch simuliert (CFD). Die Ergebnisse dienen der Auslegung vor dem Hintergrund der Temperaturkontrolle in den verschiedenen Laboranlagen. Zugleich werden das Reaktionsmodell und die Reaktormodelle auf Basis der generierten Messdaten überprüft, erweitert und optimiert. Anschließend erfolgt die Auslegung der Reaktoren von großtechnischem Maßstab auf Basis dieser Modelle. In Zusammenarbeit mit TKIS wird die Verfahrenskette von der Gasaufbereitung bis zur Reaktion und Produktaufbereitung ausgelegt und mit einer Prozesssimulationssoftware abgebildet.
Ziel dieses Forschungshabens ist die Herstellung säurebeständiger Umkehrosmose-Rohrmembranmodule für die Aufbereitung partikelhaltiger Prozesswässer durch neue Beschichtungsverfahren mit maßgeschneiderten polymeren Grenzschichten. Diese werden sowohl generativ als auch in einer reaktiven Grenzflächenpolymerisation aufgebracht. Die neuartigen Membranen ermöglichen in einem einzigen Verfahrensschritt die Abtrennung eines nahezu ionenfreien Permeats zur Wasserkreislaufführung. Durch die neuartige Beschichtung von Rohrmembranen mit einer dichten Umkehrosmose-Trennschicht wird das aus der Mikrofiltration bekannte Cross-flow Prinzip (zur Verringerung von Fouling) neuartig auf die Umkehrosmose übertragen, so dass in einem Verfahrensschritt (ohne zusätzliche Vorreinigung) die gewünschte selektive Trennung erfolgen kann. Eine besondere Motivation der Entwicklung stellt hier - neben der innovativen Beschichtung von Rohrmembranen und der geforderten Säurestabilität - das Ziel der Wasserkreislaufschließung in Produktionsbetrieben dar. Vorgesehene Arbeitsschritte im Teilvorhaben sind: Situationserfassung und detaillierte Zieldefinition, Membranscreening der neuartigen Rohrmembranen im Labor zur Auswahl geeigneter Beschichtungen und Bestimmung der Säurestabilität der Rohrmembranen, Konzeption/Umbau der BFI-Technikumsanlage für betriebliche Untersuchungen, Betriebsversuche zur Behandlung partikelhaltiger Prozesswässer, Erstellung eines Betriebskonzeptes zur Realisierung der ressourcenschonenden Wasserkreislaufführung und Projektkoordination.
Ziel dieses Forschungshabens ist die Herstellung säurebeständiger Umkehrosmose-Rohrmembranmodule für die Aufbereitung partikelhaltiger Prozesswässer durch neue Beschichtungsverfahren mit maßgeschneiderten polymeren Grenzschichten. Diese werden sowohl generativ als auch in einer reaktiven Grenzflächenpolymerisation aufgebracht. Die neuartigen Membranen ermöglichen in einem einzigen Verfahrensschritt die Abtrennung eines nahezu ionenfreien Permeats zur Wasserkreislaufführung. Durch die neuartige Beschichtung von Rohrmembranen mit einer dichten Umkehrosmose-Trennschicht wird das aus der Mikrofiltration bekannte Cross-flow Prinzip (zur Verringerung von Fouling) neuartig auf die Umkehrosmose übertragen, so dass in einem Verfahrensschritt ohne zusätzliche Vorreinigung die gewünschte selektive Trennung erfolgen kann. Eine besondere Motivation der Entwicklung stellt hier - neben der innovativen Beschichtung von Rohrmembranen und der geforderten Säurestabiliät - das Ziel der Wasserkreislaufschließung in Produktionsbetrieben dar. Vorgesehene Arbeitsschritte im Teilvorhaben sind: Situationserfassung und detaillierte Zieldefinition, Bereitstellung der Prozesswässer für Membranscreening der neuartigen Rohrmembranen im Labor, Betriebsversuche vor Ort zur Behandlung partikelhaltiger Prozesswässer, Erstellung eines Betriebskonzeptes zur Realisierung der ressourcenschonenden Wasserkreislaufführung und Dokumentation/Ergebnistransfer.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Verfahren zur integrierten Wasseraufbereitung für salz- und organikhaltige Prozesswässer am Beispiel der Abwässer aus der Erdöl/Erdgas- sowie der keramischen Industrie. Für die gewählten Anwendungen sollen maßgeschneiderte Konzepte entwickelt werden, die jedoch ebenso Potential für eine Übertragung der Technologie auf weitere Einsatzfälle erlauben. Zentrales Aufbereitungsverfahren ist die Nanofiltration (NF) mit keramischen Membranen. Diese Membranen ermöglichen neben der Abtrennung feinster Partikel insbesondere die Teilentsalzung und die Entfernung der wesentlichen organischen Fracht auch aus hoch konzentrierten Abwässern. Die Nanofiltration wird mit weiteren Technologien wie z.B. Elektrodialyse und elektrochemischer Totaloxidation zur Zerstörung organischer Inhaltsstoffe kombiniert, um auch die aufkonzentrierten Retentate der Membranprozesse effektiv aufzuarbeiten und das Wasser bedarfsgerecht für die industriellen Prozesse zur Verfügung zu stellen. Im vorliegenden Teilvorhaben liegt der Fokus auf der Aufbereitung von Wässern der Gas- und Ölförderung. Das Projekt besteht aus 7 Arbeitspaketen, unterlegt mit drei Meilensteinen. Im Teilvorhaben werden reale Wässer der Ölförderung aus D an einer Technikumsanlage im Labor aufbereitet, diese Anlage dann an einen Standort in D umgesetzt. Die dritte Phase beinhaltet Planung und Bau einer Pilotanlage sowie deren Betrieb an diesem Standort. Die ökon. und ökologische Bewertung des Verfahrens ist Projektbestandteil.
Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung eines katalytischen Gesamtprozesses zur Nutzung von zu Synthesegas aufbereitetem Kuppelgas aus einem Stahlwerk zur anschließenden, direkten Umsetzung zu Methanol. Am LTC werden Katalysatoren für die Methanolsynthese untersucht. Hierzu erfolgen zunächst in Absprache mit den anderen Projektpartnern Variationen der im Synthesegas enthaltenen Hauptkomponenten, um so den möglichen Parameterraum einzugrenzen. Darüber hinaus erfolgen hier vor allem gezielte Untersuchungen zum Einfluss von den in den in den Hüttengasen vorhandenen Spurenstoffen auf den Katalysator, um mögliche Katalysatorgifte zu identifizieren. Die kinetischen Experimente werden dabei durch eine umfangreiche Charakterisierung der frischen sowie der getesteten Katalysatoren begleitet mit dem Ziel, die zugrundeliegenden Schädigungsmechanismen aufzuklären und darauf basierend Strategien für eine Regeneration der Katalysatoren zu entwickeln. Neben den Untersuchungen am LTC erfolgen zudem ggf. in Absprache mit den anderen Projektpartnern Langzeituntersuchungen mit realen Hüttengasen im geplanten Technikum oder Planck-Labor.