Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Biologische Abluftreinigungsverfahren haben sich als effektive Alternative zu herk\u00f6mmlichen thermischen Verfahren etabliert. Die Hauptkategorien umfassen Biofilter, Biow\u00e4scher und Biotricklingfilter. Gemeinsam ist diesen Verfahren, dass die zu reinigende Abluft durch Kontakt mit Mikroorganismen in einer Waschfl\u00fcssigkeit oder einem Filtermedium gereinigt wird, wobei Schadstoffe biologisch abgebaut werden. In der Industrie wird \u00fcberwiegend der Biofilter mit organischem Tr\u00e4germaterial genutzt, der sich durch Robustheit, Betriebssicherheit und Kosteneffizienz auszeichnet. Ein Nachteil ist jedoch das oft erforderliche gr\u00f6\u00dfere Anlagenvolumen im Vergleich zu Verbrennungsanlagen. <\/p>\n
Im Kontrast dazu nutzen Biotricklingfilter inerte Tr\u00e4germaterialien, die eine h\u00f6here Reinigungsleistung erm\u00f6glichen und kleinere Anlagenkonstruktionen erlauben. Diese Materialien sind dauerhaft strukturstabil und anpassungsf\u00e4hig. Allerdings kann ein unkontrolliertes Wachstum der Biomasse, das zu einer Verstopfung der Anlagen f\u00fchrt (Clogging), die langfristige Leistungsf\u00e4higkeit beeintr\u00e4chtigen. Bisherige L\u00f6sungsans\u00e4tze f\u00fcr dieses Problem waren nicht zufriedenstellend. <\/p>\n
Das Ziel dieses Projekts ist es, eine verbesserte Anstr\u00f6mtechnik des biologisch aktiven Tr\u00e4germaterials zu entwickeln, die das Verfahren weitgehend unabh\u00e4ngig von den negativen Einfl\u00fcssen des Biomassenwachstums macht. Dies soll die Vorteile des biologischen Biotropfk\u00f6rperverfahrens nachhaltig f\u00fcr den industriellen Einsatz sichern. Sofern das Projekt erfolgreich ist, k\u00f6nnten biologische Filteranlagen bei gleichbleibender Leistungsf\u00e4higkeit deutlich kompakter und einfacher gestaltet werden. Zudem w\u00fcrden sich die Betriebskosten durch anhaltend geringe Druckverluste signifikant verringern, der Anlagenbetrieb lie\u00dfe sich weiter automatisieren und die Wartungskosten erheblich reduzieren. Auch die bisher aufw\u00e4ndige Herstellung, sowie der Transport und der Ein- und Ausbau des Filtermaterials w\u00fcrden einfacher und kosteng\u00fcnstiger. <\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas neue Verfahren wurde sowohl im Laborma\u00dfstab als auch im halbtechnischen Ma\u00dfstab getestet. Im Labor wurde eine vorhandene Anlage modifiziert, die ein Geh\u00e4use aus transparentem Kunststoff besitzt, um die Versuche optisch zu \u00fcberwachen. F\u00fcr die halbtechnischen Tests wurde eine komplett neue Anlage aus Edelstahl entwickelt. <\/p>\n
In beiden Anlagen wurden verschiedene Tr\u00e4germaterialien eingesetzt, darunter Textilien aus Kunststoff sowie organische Materialien auf Basis von Hanf- und Kokosfasern. Zu Beginn der Tests wurden wichtige anlagenspezifische Parameter, wie die Verweilzeit durch Tracergastests und die Str\u00f6mungsverteilung, ermittelt. Dabei traten kaum Druckverluste auf. <\/p>\n
F\u00fcr die schnelle Besiedlung der Tr\u00e4germaterialien mit Mikroorganismen wurde R\u00fccklaufschlamm aus einer Kl\u00e4ranlage verwendet. Die Abbauleistung wurde unter variierenden Bedingungen wie Rohgaskonzentrationen und Abluftvolumenstr\u00f6men getestet, wobei verschiedene L\u00f6sungsmittel wie Ethanol, Aceton, 2Butanon, Ethylacetat und ein L\u00f6semittelgemisch auf Basis von 2-Butanon zur Erzeugung synthetischer Abluft genutzt wurden. <\/p>\n
Die Messungen erfolgten mittels Flammenionisationsdetektor, Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometer und Gaschromatographie mit Massenspektrometer. Diese Verfahren dokumentierten den Abbau organischer Kohlenstoffverbindungen im Roh- und Reingas sowie den biologischen Abbau, erkennbar an erh\u00f6hten Kohlendioxid-Werten im Reingas. Unvollst\u00e4ndige Oxidationen der Eingangsstoffe wurden nur in geringem Umfang festgestellt, was auf einen effektiven biologischen Abbau der getesteten Verbindungen hinweist. <\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Luftvolumenstr\u00f6me in den Versuchen sowohl bei der Labor- als auch bei der halbtechnischen Anlage wurden so gew\u00e4hlt, dass sie die Belastungen eines industriellen Biofilters simulieren. Die gemessenen Druckverluste in den Versuchsreaktoren waren sehr gering und lagen zwischen 10 und 30 Pa, was unter technischen Gesichtspunkten vernachl\u00e4ssigbar ist. <\/p>\n
In speziellen Absorptions- und Desorptionsversuchen wurde das Sorptionsverhalten der Tr\u00e4germaterialien f\u00fcr Ethanol untersucht. Sowohl die Polypropylen-Matten als auch die Kokosfasermatten zeigten eine gute absorbierende Wirkung. Zudem entwickelte sich auf den Oberfl\u00e4chen der Matten ein homogener Bewuchs aus Mikroorganismen, der sich farblich \u00fcber die Zeit ver\u00e4nderte, ohne zu \u00fcberm\u00e4\u00dfigem Bewuchs oder Verstopfung (Clogging) zu f\u00fchren. <\/p>\n
Langzeitversuche konzentrierten sich auf den Abbau von drei Stoffklassen \u2013 Alkohol, Keton und Ester \u2013 sowie einem L\u00f6semittelgemisch auf 2-Butanonbasis. Die Versuche variierten mit unterschiedlichen Eingangsfrachten und Verweilzeiten. In der Laboranlage wurden bei einem Volumenstrom von 20 m\u00b3\/h, entsprechend einer Verweilzeit von etwa 14 Sekunden, Wirkungsgrade von 35 bis 53 % erreicht. K\u00fcrzere Verweilzeiten waren aus technischen Gr\u00fcnden nicht m\u00f6glich. Die halbtechnische Anlage erzielte bei einem Volumenstrom von 500 bis 2.000 m\u00b3\/h, bzw. einer Verweilzeit von etwa 3,5 bis 14 Sekunden sehr vielversprechende Wirkungsgrade von 45 % bis \u00fcber 90 %. <\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse dieses Projekts wurden in mehreren Abschlussarbeiten publiziert, die in Zusammenarbeit mit der Hochschule Rhein-Main und der Universit\u00e4t Stuttgart entstanden sind. Gegen Ende des Projektes wurden zudem Kontakte zu verschiedenen potenziellen Anwendern gekn\u00fcpft, um ein erstes industrielles Feedback zu erhalten und das Marktpotenzial besser einsch\u00e4tzen zu k\u00f6nnen. <\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die durchgef\u00fchrten Versuche zeigten durchgehend gute bis sehr gute Eliminationsleistungen. Es wurde kein Zusetzen der Tr\u00e4germaterialien (Clogging) festgestellt, und die Druckverluste blieben \u00fcber l\u00e4ngere Zeitr\u00e4ume hinweg konstant niedrig. Diese Ergebnisse unterst\u00fctzen die Empfehlung, das Verfahren unter realen Industriebedingungen weiter zu erproben. Seitens der Industrie wurde bereits Interesse an einer solchen Erprobung ge\u00e4u\u00dfert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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