Ermittlung v. verfahrens- u. reaktionstech. Daten f. ein innovatives DeponiegasreinigungsverfahrenDeponiegas entsteht bei der anaeroben Fermentation von organischem Material in deponierten Abf\u00e4llen. Die Hauptbestandteile von Deponiegas sind Methan (35 \u0096 70 Vol.-%) und Kohlendioxid (25 \u0096 45 Vol.-%). Der hohe Methangehalt des Gases erm\u00f6glicht dessen Nutzung als alternativen Energietr\u00e4ger, was die Substitution von fossilen Brennstoffen f\u00f6rdert und die Methanemissionen reduziert. Weltweit werden 40 – 60 Millionen Tonnen Methan pro Jahr von Deponien emittiert. Methan tr\u00e4gt zur globalen Klimaerw\u00e4rmung bei und hat ein 21-fach st\u00e4rkeres Treibhausgaspotential als Kohlendioxid.Au\u00dfer den Hauptkomponenten enth\u00e4lt Deponiegas zahlreiche andere zumeist organische Spurenverbindugen. Neben chlor-, fluor- und schwefelhaltigen treten ebenfalls siliciumorganische Verbindungen im Spurenbereich auf, die sogenannten fl\u00fcchtigen Methylsiloxane (engl. Volatile Methyl Siloxanes = VMS). Diese Siloxane bilden eine Untergruppe der Silicone und sind synthetische Verbindungen, die aus Si-O-Bindungen bestehen und an deren Siliciumatomen Methylgruppen (CH3-Gruppen) gebunden sind. Hiervon leitet sich die Bezeichnung Siloxane ab: sil(icon) + ox(ygen) + (meth)ane. VMS k\u00f6nnen linear oder zyklisch aufgebaut sein.Aufgrund ihrer n\u00fctzlichen Eigenschaften wie beispielsweise hohe Druckbest\u00e4ndigkeit, Witterungsbest\u00e4ndigkeit, hohe thermische Stabilit\u00e4t, geringe Giftigkeit, Hydrophobie und Umweltfreundlichkeit finden sie h\u00e4ufig Anwendung in verschiedenen industriellen Prozessen und sind Bestandteil in einer Vielzahl von Verbraucherprodukten (u.a. Kosmetika, Reinigungs-, Wasch- und K\u00f6rperpflegemittel). Als eine Konsequenz dieses Gebrauchs gelangen die VMS in deponierte Abf\u00e4lle und reichern sich, wegen ihrer hohen Fl\u00fcchtigkeit und wasserabweisenden Eigenschaften, w\u00e4hrend der Abfallentsorgung in der Gasphase an.Bei der Verbrennung des Deponiegases in Gasmotoren werden die enthaltenen VMS in Siliciumdioxid (SiO2) umgewandelt, welches sich im Motorraum ablagert und dort erhebliche Sch\u00e4den verursacht. Die feinkristallinen Teilchen verf\u00fcgen \u00fcber \u00e4hnliche Eigenschaften wie Glas und ihr Niederschlag auf den Motorbauteilen bedingt deren erh\u00f6hten Verschlei\u00df, da die Teilchen dort wie ein Schleifmittel wirken. Dies f\u00fchrt zu verk\u00fcrzten Motorstandzeiten, h\u00e4ufigen Schmier\u00f6lwechseln und teuren Wartungskosten. Zudem besch\u00e4digt das Siliciumdioxid irreversibel katalytisch arbeitende Abgasreinigungssysteme von Gasmotoren, so dass gesetzlich vorgeschriebene Abgasgrenzwerte nicht eingehalten werden k\u00f6nnen.Daher ist eine Abtrennung der VMS aus Deponiegas f\u00fcr die energetische Nutzung in Gasmotoren aus \u00f6konomischer Sicht notwendig. Der derzeitige Stand der Technik ist die Entfernung der VMS durch Adsorption an Aktivkohle. Diese wird oft mit einer vorgeschalteten Gask\u00fchlung kombiniert, um durch die Trocknung des wasserdampfges\u00e4ttigten Deponiegases den nachfolgenden Adsorptionsvorgang zu verbessern, was allerdings h\u00f6here Betriebskosten bedingt. Ein Problem bei diesem Verfahren stellt die sogenannte konkurrierende Adsorption zwischen den VMS und anderen Spurenbestandteilen im Deponiegas dar. Bestimmte Verbindungen werden aufgrund ihrer chemischen Struktur bevorzugt an Aktivkohle adsorbiert (z. B. aromatische Verbindungen). Dadurch tritt eine deutliche Reduzierung der Beladungskapazit\u00e4t von Aktivkohle f\u00fcr VMS ein und die Standzeit der Aktivkohle verk\u00fcrzt sich. Ein weiteres Problem ist die schlechte Regenerierbarkeit der beladenen Aktivkohle, da sich die Siloxane kaum wieder entfernen lassen, weshalb regelm\u00e4\u00dfig die vollst\u00e4ndig beladene Aktivkohle thermisch entsorgt und gegen neue Aktivkohle ausgetauscht werden muss. Aus diesen Gr\u00fcnden ergeben sich hohe Betriebskosten, die auf den zu hohen Verbrauch an Adsorbens und die geringe Reinigungseffizienz zur\u00fcckzuf\u00fchren sind.Im Rahmen meiner Promotion besch\u00e4ftige ich mich mit einem neuen Verfahrensansatz zur Abtrennung von fl\u00fcchtigen Methylsiloxanen aus Deponiegas, um die Gasreinigung effizienter und wirtschaftlicher zu gestalten, damit das energetische Potenzial von Deponiegas besser genutzt werden kann. Bei diesem Verfahren werden die VMS bei Temperaturen von 150 – 400 \u00b0C in einem Reaktor an einem Aluminiumoxid-Kontakt zu Siliciumdioxid abgebaut. Das Siliciumdioxid lagert sich auf dem Aluminiumoxid ab und wird so aus der Gasphase abgetrennt.Das Ziel des Promotionsvorhabens ist es, die Reaktionsbedingungen zu identifizieren und zu optimieren, die zu einer hohen Aktivit\u00e4t und Selektivit\u00e4t f\u00fcr den Methylsiloxan-Abbau an Aluminiumoxid f\u00fchren. Der Verfahrensansatz wird sowohl an einer Laboranlage als auch unter realen Bedingungen in einer mobilen Feldtestanlage (1 – 2 m3 Deponiegas\/h) an zwei ausgew\u00e4hlten Deponiestandorten untersucht. Einzelne Verfahrensparameter werden systematisch variiert, um die optimalen Reaktionsbedingungen f\u00fcr den Methylsiloxan-Abbau festzustellen. Wichtige Einflussgr\u00f6\u00dfen f\u00fcr den Methylsiloxan-Abbau sind die Reaktionstemperatur, der Sauerstoffgehalt, die Verweilzeit im Reaktor und die Anwesenheit von Wasserdampf sowie weiterer Spurenverbindungen in der Gasphase. Abschlie\u00dfend wird auf Basis der ermittelten Daten unter Verwendung einer Simulationssoftware eine verfahrenstechnische und \u00f6konomische Bewertung des Prozesses vorgenommen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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