Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS Hall 7 / N22

Kohlenstoffmembranen zur Abtrennung von H2 oder CO2 aus Gasgemischen

Wasserstoff gilt als Hoffnungsträger beim Aufbau einer CO₂-freien Energieversorgung. Das Fraunhofer IKTS hat eine Technologie auf Basis von Kohlenstoffmembranen entwickelt, mit der sich Wasserstoff und Erdgas effizient trennen lassen. Die Membrantechnologie macht es damit möglich, die beiden Stoffe gemeinsam durch das Erdgasnetz zu leiten und am Zielort bedarfsgerecht voneinander zu separieren. Im Vergleich zur Druckwechseladsorption oder kryogenen Trennverfahren ist diese Variante kostengünstig und gegenüber harschen Umgebungsbedingungen und Erdgasbegleitstoffen wie Schwefelwasserstoff resistent. Die Membranen sind in der Lage,
5 Vol.-% Wasserstoff im Feed auf deutlich mehr als 90 Vol.-% Wasserstoff im Permeat aufzukonzentrieren.

Die Kohlenstoffmembranen eignen sich aufgrund ihrer exzellenten Stabilität auch bei hohen Temperaturen ebenfalls zur Abtrennung von CO₂ aus Industriegasen. Bei Testfahrten an relevanten CO₂-Emittenten (Stahl-, Kalk-, Dolomitwerk, Biogasanlagen) konnten CO₂-Konzentrationen von mehr als 97 % erzielt werden. Damit ist es möglich, das abgetrennte CO₂ als Rohstoff beispielsweise für nicht-fossile Treibstoffe oder Chemikalien weiter zu verwerten.

Europaweit einzigartige Test- und Innovationsplattform für die Behandlung von industriellen Abwässern

Die Industrie hat unter allen Wirtschaftssektoren Deutschlands den größten Wasserbedarf. Umso bedeutsamer ist es für sie, über effiziente Technologien zur Reinigung und Kreislaufführung des Wassers zu verfügen. Diese sollen idealerweise auch die Rückgewinnung von Energie und wertvollen Rohstoffen für den erneuten Einsatz in der Produktion ermöglichen.

Um innovative Wasseraufbereitungstechnologien sowie zukunftsweisende Wassernutzungskonzepte praxisnah zu erproben, hat das Fraunhofer IKTS mit Partner-Instituten eine experimentelle Technologie- und Innovationsplattform auf dem Werksgelände des Gemeinschaftsklärwerks Bitterfeld-Wolfen errichtet. Das Klärwerk zählt zu den größten und modernsten Mitteldeutschlands und behandelt neben kommunalem Abwasser vor allem die industriellen Abwässer der knapp 300 Unternehmen des Chemieparks Bitterfeld-Wolfen, eines der größten in Europa.

Die Plattform umfasst mehrere Versuchscontainer sowie modular miteinander verbundene, flexibel nutzbare Versuchsanlagen für die Entwicklung, Erprobung und Überführung neuer Technologien zur Entsalzung von Wasser, zur Rückgewinnung von Prozesschemikalien und Rohstoffen sowie von Wasser aus komplexen Industrieabwässern. Zu den im Pilotmaßstab errichteten Versuchsanlagen zählen Filtrationsanlagen ausgerüstet mit keramischen Membranen, mono- und bipolaren Elektrodialysesystemen für die elektrochemische Stofftrennung bzw. -gewinnung sowie Elektrolyseanlagen zur elektrochemischen Totaloxidation von besonders schwer abbaubaren Wasserinhaltsstoffen, zur Sulfattrennung und zur Wasserstoff-Erzeugung.