1. Vorhabenziel: Der Energiebedarf in Wäschereien soll im Rahmen des Verbundprojektes durch Entwicklung neuer Trocknungstechnologien für Mangeln und Tunnelfinisher sowie durch im Rahmen der Textil-Aufbereitung erneuerbare Funktionalisierung der Textilien reduziert werden. Ziel des Teilvorhabens des wfk-Cleaning Technology Institute ist die Entwicklung von Wasch-, Desinfektions-, Finish- und Mangelverfahren mit verringertem Energiebedarf unter anwendungstechnischen Aspekten. 2. Arbeitsplanung: Es werden anwendungstechnische Untersuchungen, Performance-Prüfungen und Messungen des Energieverbrauchs an geräte-, maschinen- und verfahrenstechnischen Entwicklungen (Mangel und Tunnelfinisher) mit neu entwickelten energiesparenden Technologien durchgeführt. Dabei erfolgen verfahrenstechnische Untersuchungen zur Erzielung ausreichender Reinigungs- und Hygienewirkung und zur Entwicklung einer erneuerbaren Textilfunktionalisierung (Soil-Release, antimikrobielle Ausrüstung, Glättungsverhalten). Des Weiteren wird untersucht, welche Auswirkungen die zu entwickelnden Technologien auf die Verlängerung der Gebrauchs- und Lebensdauer der Textilien aufgrund textilschonender Textilbehandlung (geringere Behandlungstemperaturen beim Waschen, Mangeln und Finishen, verringerter Chemikalieneinsatz) haben.
Es wurde der prozessnahe Einsatz der Membranfiltration (UF und UO) in der Polyester- und Polyamidgarnfärberei untersucht. Die Abwässer aus der Polyamidfärbung weisen erwartungsgemäß einen schwach sauren pH, die der Polyesterfärbung einen alkalischen pH auf. Die Leitfähigkeit liegt in den Spülbädern bei ca. 1.000 myS/cm, in den Restfärbeflotten eher bei 2.000 myS/cm. Die CSB-Konzentration weist in den Spülbädern Werte auf bei ca. 200 bis 500 mg O2/L, in den Restfärbebädern größer 2.000 mg O2/L. Überraschenderweise führte die Anwesenheit von Silikonavivagen und auch der Fluorcarbonharze nicht zu dem an anderer Stelle beobachteten Fouling auf den Membranen. Der Dolomitfilter, der zu einer Verschiebung des pH-Wertes in den alkalischen Bereich führt, erweist sich als Vorfilter gut geeignet zum Zurückhalten der Silikonavivagen und Fluorcarbonharze. Die von ihm ausgehenden Partikel stellen kein Hindernis für die UO-Wickelmodule dar, wenn ein regelmäßiges Ausschleusen des Konzentrates erfolgt. Daher konnte auf die Ultrafiltration vollständig verzichtet werden. Die Trübungsmessung war neben der pH- und Leitfähigkeitsmessung als online-Parameter Kriterium für die so genannte Verwurf-Entscheidung, die im Dauerbetrieb der Pilotanlage nicht geeigneter Abwässer von der UO-Membran fernhielt. Es konnten jedoch auch stärker belastete Abwässer aus der Polyesterfärbung bis zu einer Trübung von 350 NTU ohne Problem filtriert werden. Bei 150 L/h Abwasserzulauf zur Umkehrosmose mit einer durchschnittlichen CSB-Konzentration von 800 mg O2/L, einer Leitfähigkeit von 1.300 myS/cm wurden 120 L/h Permeat mit einer CSB-Konzentration von 20 mg O2/L (entsprechend 97,5Prozent CSB-Rückhaltequote) und einer Leitfähigkeit von 100 myS/cm erhalten, das in der Färberei uneingeschränkt eingesetzt werden kann. In regelmäßigen Abständen (einmal täglich bei einem 24-Stunden-Betrieb) war eine chemische Reinigung (Dauer 1 Stunde) durchzuführen. Periodisch alle 30 Minuten erfolgte eine Rückspülung (30 Sekunden) und gleichzeitige Ausschleusung von Konzentrat. Von dem Abwasser aus Polyamidfärbungen konnten auf diese Weise 90Prozent und von dem Abwasser aus der Polyesterfärberei 60Prozent gereinigt und als Recyclingwasser wieder verwendet werden. Das Filtrat wies eine Reinheit auf, die einen Einsatz auch in anderen betrieblichen Bereichen ermöglichte.
In einem typischen automobilen Fertigungsbetrieb fallen beim Phosphatierprozess jährlich ca. 60.000 m3 Spülwasserüberhang an, der eine Nickelbelastung von 0,05 bis 0,1 g/l aufweist und i.d.R. nicht recycelt, sondern direkt der zentralen Abwasserbehandlung zugeführt wird. Pro Karosse werden ca. 8-10 l, dies entspricht Nickelfrachten von 0,9-2,3 t/a, aus dem Prozessbad verschleppt und ausgetragen. Zur Gewährleitung einer optimalen Phosphatierung müssen diese ersetzt und die Spülbäder mit Frischwasser ergänzt werden. Ziel des Vorhabens ist, bei gleichzeitiger Kostensenkung den produktionsintegrierten Umweltschutz (PIUS) in der Automobilindustrie mit dem Schwerpunkt der Reduktion der Schwermetallemissionen umzusetzen. Dies soll beispielhaft bei der Rückgewinnung von Schwermetallionen aus dem Spülwasserüberhang zum Wiedereinsatz im Phosphatierprozess sowie durch die prozessnahe Regeneration von Phosphatier-Spüllösungen demonstriert werden. Die innerhalb des Projekts entwickelten Prozessoptimierungen bzw. -simulationen besitzen eine hohe Signalwirkung auf die gesamte Automobilindustrie sowie verwandte Branchen (metallverarbeitende Industrie). Die Übertragbarkeit der Vorhabensergebnisse ist gegeben, da die Phosphatierung grundsätzlich in allen automobilen Fertigungsbetrieben aber auch allgemein in Betrieben mit Lackierschritten sowie in Galvanisierbetrieben nach vergleichbarem Schema abläuft und somit die Reduktion der Schwermetallemissionen ein branchenweites Anliegen ist. Das Vorhaben wird im Rahmen des Ziel-2-Programms Bayern 2000-2006 (Maßnahme Nr. 3.2.: Bodennutzung, Altlasten, Abfallwirtschaft) von der EU kofinanziert (http://www.stmwivt.bayern.de/EFRE/).
Produktionsintegrierte, kontinuierlich arbeitende Stoffkreislaeufe auf Basis optimierter innovativer Fertigungs- und Recyclingtechnik sind ein wesentlicher Aspekt stoffverlustminimierter Prozesstechnik und erzielen am wirkungsvollsten Kostensenkung und oekologische Vorteile. Diese Effekte kommen in der Regel nur zum Tragen, wenn moderne Automatisierungssysteme die nun weit anspruchsvolleren Verfahren beherrschen und damit Prozesssicherung und Qualitaet auch bei engeren Toleranzen der Prozessparameter und erhoehter Prozessdynamik gewaehrleisten. Diesem Anspruch koennen bisherige Automatisierungsloesungen der Branche nicht gerecht werden. Zudem fehlen On-line-Messtechnik und Prozessmodelle als wichtige Voraussetzung fuer moderne Automatisierung. Ziel des gesamten Vorhabens ist deshalb die Entwicklung einer innovativen Automatisierungskonzeption fuer komplette Prozesseinheiten abtragender Verfahren, bestehend aus den Teilsystemen Prozessbad, Spuelsystem, Regenerator und Konzentrator, und von On-line-Messtechnik, die Modellierung der Vorgaenge in den Teilsystemen und die Nutzung der Modelle zum Entwurf automatischer Steuerungen sowie die modellhafte technische Anwendung automatisierter Stoffkreislaeufe mit vorangehenden Untersuchungen im Pilotmassstab. In der letzten Bearbeitungsphase des Vorhabens werden aufbauend auf Ergebnissen bisheriger Arbeiten Automatisierungsloesungen fuer komplette Prozesseinheiten abtragender Verfahren entwickelt und zur Absicherung der Ergebnisse in mehreren branchentypischen Anwendungsfeldern unter repraesentativen Rahmenbedingungen im technischen Massstab erprobt. Die so validierte Methodik zur Entwicklung von Automatisierungsloesungen fuer kontinuierlich arbeitende Stoffkreislaeufe wird abschliessend im Hinblick auf eine breite, auch branchenuebergreifende Nutzung der Ergebnisse aufbereitet.