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Totale auf ein Glas mit Aktivkohle

16. März 2022

Opt-Aktiv-C

Optimierung der thermischen Reaktivierung von Aktivkohlen zur Reinigung von Flüssigkeiten (Projekt der Industriellen Gemeinschaftsforschung - AiF 20617 N)
Aktivkohle wird auch zur Trinkwasseraufbereitung verwendet; © Pixabay/KaWikaFilms
Forschungsprojekt
Projektbeschreibung

Projektlaufzeit: 03.2019 - 05.2022

Projektstatus: laufend

Förderkennzeichen: AiF 20617N

 

Gefördert durch

Das Vorhaben wird über die AiF im Rahmen des Programms der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Ziele und Methodik

Unternehmen, die thermische Reaktivierung nutzen bzw. "reaktivieren", sollen künftig die Betriebsparameter von Reaktivierungsöfen so einstellen können, dass

  • eine möglichst vollständige Wiederherstellung der Adsorptionseigenschaften der Frischkohlen,
  • ein maßgeschneidertes Reaktivat mit einer definierten Qualität („Up-/Downcycling“),
  • ein möglichst geringer Massenverlust,
  • eine hohe Langzeitstabilität auch bei wiederholten Reaktivierungen erreicht und
  • der Energieeinsatz und die CO2-Emissionen des Reaktivats minimiert wird.

Dabei werden die Forscher zwei sich ergänzende Arbeitsschwerpunkte bearbeiten: Einerseits entwickeln sie Charakterisierungs-Parameter und -Methoden weiter, die quantitative Aussagen über die chemischen Eigenschaften der Aktivkohleoberfläche ermöglichen. Nur so lässt sich die Qualität der Kohlen und somit der Reaktivierungserfolg nachvollziehbar bewerten.

Andererseits werden sie mit statistisch geplanten und systematisch durchgeführten Versuchen an einem speziellen Labor-Drehrohrofen für Einflussparameter wie Aufheiz- und Abkühlrate, Haltedauer der maximalen Temperatur, Gesamt-Reaktivierungsdauer und Zusammensetzung der Gasatmosphäre mathematische Zusammenhänge zwischen Betriebsparametern und anwendungsrelevanten Charakteristika des Reaktivats ermitteln. Diese mathematischen Funktionen können die Unternehmen verwenden, um beispielsweise eine bestimmte Reaktivat-Qualität mit möglichst wenig Energieeinsatz oder Massenverlust zu erzielen.

 

Hintergrund

Aktivkohlen werden künftig knapp und teurer, denn der globale Bedarf steigt. Eine effiziente Alternative zum Einsatz frischer Aktivkohle stellt die thermische Reaktivierung dar. Dabei wird das Material unter definierter Gasatmosphäre erhitzt. Die zuvor adsorbierten Schadstoffe werden so wieder herausgelöst. Prozessbedingungen bei der Reaktivierung wie Temperatur, Verweilzeit im Reaktivierungsofen oder die Gasatmosphäre haben einen entscheidenden Einfluss auf die Eigenschaften der reaktivierten Kohle und damit auf deren weitere Verwendung.

Bis heute fehlen aber systematische Parameterstudien und vor allem praxisrelevante quantitative Aussagen über den Einfluss der Reaktivierungsbedingungen auf die Aktivkohlequalität. Sowohl in der einschlägigen Fach- als auch in der wissenschaftlichen Literatur finden sich zudem nur wenig praxisrelevante, quantitative Informationen. Denn die aufwändige Technik zur thermisch-oxidativen Reaktivierung ist an den Hochschulen und Forschungsinstituten in der Regel nicht oder nur im nicht-skalierbaren Labormaßstab mit wenigen Gramm Probemasse vorhanden. Bei den Aktivkohleherstellern vorhandene Öfen sind dagegen in aller Regel zu groß und im Betrieb zu aufwändig, um die Einflussgrößen systematisch zu untersuchen. Ziel dieses Projekts ist die Optimierung der thermischen Reaktivierung von Aktivkohlen für die Reinigung von Flüssigkeiten.

 

Ansprechpartner
Bei Fragen zum Forschungsprojekt wenden Sie sich bitte an
Barbara Immig
Hauptgeschäftsstelle / Technologie und Innovationsmanagement

Telefon+49 228 91 88-832
Forschung zum Thema Wasseraufbereitung