Projekt 11910/01

Recycling und Entsorgung von langlebigen Fluorkohlenwasserstoffen

ProjekttrÀger

centrotherm GmbH + Co. KG Elektrische Anlagen
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89136 BlaubeurenZielsetzung und Anlass des Vorhabens Fluorkohlenstoffverbindungen werden in steigendem Umfang (z. B. als Ätzgase in der Mikroelektronik) in industriellen Prozessen eingesetzt. Die geringe ReaktivitĂ€t dieser chemischen Verbindungen bewirken bei Emission einen Treibhauseffekt, der den des CO2 um ein Mehrtausendfaches ĂŒbersteigt. Effiziente und wirtschaftliche Abgasreinigungssysteme fĂŒr die Entsorgung der im Produktionsprozess nicht umgesetzten Verbindungen und der bei Plasmaprozessen unkontrolliert entstehenden teilweise hochtoxischen C-F-Verbindungen sind fĂŒr die betroffenen Industriezweige nicht verfĂŒgbar. Zielstellung des Projektes ist es, fluorhaltige Abprodukte unter energetisch gĂŒnstigen Bedingungen vollstĂ€ndig so umzusetzen, dass hausmĂŒllartige Endprodukte gebildet werden und die Betriebskosten gegenĂŒber thermischen Verfahren nach dem Stand der Technik deutlich reduzierbar sind.Im Projekt sind neue technologische Lösungen zur Vermeidung oder Verminderung der Emission und reaktiven Entsorgung von insbesondere · gesĂ€ttigten, langlebigen Fluorkohlenstoff- und Fluorkohlenwasserstoffverbindungen (CF4, C2F6, C3F8, CHF3, CH2F2, CH3F); · anderen Fluorverbindungen (SF6, NF3, ClF3); · nicht verwertbarer Fluorkomponenten zu deponiefĂ€higen Produkten; im Labor- und Technikumsmaßstab zu entwickeln. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Vorhaben gliedert sich in folgende wissenschaftlich-technische Arbeitsschritte: Verfahrens- und Vorrichtungsentwicklungen zur plasmachemischen Umsetzung in kleintechnischen mobilen Entsorgungseinrichtungen fĂŒr die o. a. Fluorverbindungen. Dabei steht die Entwicklung von Alternativen zur bisher verfĂŒgbaren Anlagentechnik im Vordergrund. Grundlage sind auf erfolgreichen Vorversuchen aufbauende Mikrowellen-Verfahren; Entwicklung von Normaldruck-Plasmaverfahren zur plasmachemischen Aktivierung von Fluorverbindungen aus Abluftströmen; Mineralisierung von Fluorverbindungen ĂŒber aktivierte chemisorptive Verfahren; Erarbeitung eines neuen WĂ€scherprinzips zur effizienten Entsorgung und Umsetzung von Fluorwasserstoff zu hausmĂŒllĂ€hnlichen Abprodukten; Sicherstellung der notwendigen Verfahrens- und Anlagenanalytik, aufbauend auf bisher an ungesĂ€ttigten Fluorkohlenstoffen gewonnenen Erfahrungen; Entwicklung eines Konzeptes zum Technologietransfer, um entwickelte Vorrichtungen in Abstimmung mit zustĂ€ndigen Umweltbehörden bei industriellen Partnern zu testen. Ergebnisse und Diskussion Bei den F/E-Arbeitsschritten wurden von den Projektpartnern folgende Ergebnisse erzielt: · Barriereentladung sind offensichtlich zur hocheffektiven Zersetzung von Fluorkohlenstoffen nicht geeignet. · Erprobung verschiedener Mikrowellen-Quellen ergab in AbhĂ€ngigkeit von der konstruktiven Gestaltung der Quellen sowie der DruckverhĂ€ltnisse, der Leistungseinspeisung sowie der Eindosierung von Additiven zu den PFCÂŽs gute, ausbaufĂ€hige Ergebnisse zur effektiven Entsorgung. · Die technisch/technologische Konzeption zur reproduzierbaren Realisierung des Verfahrensprinzips wurde erarbeitet und mit einem hocheffektiven integrierten NasswĂ€scher (Wasserstrahlpumpe) zur Umsetzung von Fluorwasserstoff zu hausmĂŒllĂ€hnlichen Abprodukten kombiniert. · Reaktive Absorption an FestbettschĂŒttungen mit einem geeignetem Sorbens fĂŒr SF6-Vernichtung wurde erfolgreich getestet. FĂŒr die PFC-Mineralisierung konnte bei handhabbaren Temperaturen und den in der Industrie anfallenden Abgasmengen bei kommerziell interessanten Standzeiten aber keine Lösung gefunden werden. · Ein Demonstrator (Trockenbettadsorber) fĂŒr SF6 wurde entwickelt, aufgebaut und erprobt. · Die Verfahrens- und Anlagenanalytik wurde aufgebaut, getestet und erfolgreich genutzt. · Ein Konzept zum Technologietransfer wurde erarbeitet. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation · Der Demonstrator fĂŒr SF6-Mineralisierung wurde auf der Semicon Europe (April 2000, MĂŒnchen) prĂ€-sentiert. · ErgebnisprĂ€sentation der plasmachemischen Umsetzung von PFCÂŽs ist auf einschlĂ€gigen Fachmessen (Semicon Europe 2001, Semicon West 2001) sowie als wissenschaftlicher Publikationen in Fachzeitschriften (European Semiconductor, Solid State Technology u. a.) vorgesehen. Die weitere anlagentechnische Umsetzung und industrielle Erprobung erfolgt in nachgeschalteten Entwicklungsetappen. Fazit Im Rahmen des Förderprojektes wurden Konzepte zur Abgasentsorgung von insbesondere in der Halbleiterindustrie anfallenden, die AtmosphĂ€re belastenden Schadstoffen (Treibhauseffekt!) sowohl verfahrenstechnisch als auch anlagentechnisch im kleintechnischen Maßstab entwickelt und unter industrienahen Bedingungen an einer Versuchsanlage erprobt. Es wurden reproduzierbar Ergebnisse erreicht, die fĂŒr die beteiligten mittelstĂ€ndischen Industriepartner Centrotherm Dresden und CS GmbH, Ismaning eine aussichtsreiche wissenschaftliche Basis fĂŒr die Weiterentwicklung und fĂŒr die erfolgreiche Vermarktung neuer Anlagenkomponenten zur effektiven Abgasbehandlung in der Halbleiterindustrie bilden. DarĂŒber hinaus stellen die Ergebnisse des Verbundvorhabens eine tragfĂ€hige Ausgangsposition fĂŒr die Übertragung dieses Abgasentsorgungskonzeptes auf industrielle AnwendungsfĂ€lle auch außerhalb der Mikroelektronik dar. Das Projekt ist ein sehr gutes Beispiel fĂŒr erfolgreiche Kooperation zwischen mittelstĂ€ndischen Unternehmen und industrienahen Forschungseinrichtungen bei anspruchsvollen Technologieentwicklungen.

Übersicht

Telefon

07344/951-0

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Bundesland

Neue BundeslÀnder

Fördersumme

456.873,04 €

Förderzeitraum

11.02.1999 - 12.07.2001