Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems IKTS Hall 8 / B40

POXOS® - Geringste Betriebskosten und CO2-Emissionen bei der lokalen Sauerstoffproduktion

POXOS^®-Generatoren erzeugen vor Ort reinen Sauerstoff (O₂). Das patentierte Membrantrennverfahren benötigt deutlich weniger Strom als die Druckwechseladsorption. Bei hohem Jahresnutzungsgrad sind die Betriebskosten deutlich niedriger als bei einer Belieferung mit Sauerstoff. Die CO₂-Emissionen der Sauerstoff-Versorgung können dadurch um mehr als 50 Prozent gesenkt werden.

Besonders hohe Einsparungen werden bei der Abwasserbehandlung mit Ozon auf der Kläranlage erreicht. Die Anlieferung, Lagerung und Verdampfung von LOx (Liquid Oxygen – tiefkalter flüssiger Sauerstoff) zur Speisung der Ozon-Generatoren entfallen. Das aus dem Abwasser austretende, hoch Sauerstoff-haltige Off-Gas wird dem POXOS^®-Generator erneut zugeführt. Der erzeugte Sauerstoff wird durch diese Schließung des Prozesses vollständig ausgenutzt. Außerdem entfällt der üblicherweise erforderliche Restozon-Vernichter. Wird der POXOS^®-Generator mit Klärgas betrieben, ist eine CO2-neutrale Herstellung des Sauerstoffs möglich.

POXOS^®-Generatoren sind darauf ausgelegt, nach Ablauf ihrer Lebensdauer recycelt zu werden. Das enthaltene keramische Membranmaterial wird vollständig in den Herstellungsprozess neuer Membranen rückgeführt, um den Ressourcenverbrauch zu minimieren.

Lösungen zur Wasser- und Gasreinigung

Das Fraunhofer IKTS verfügt über langjährige Erfahrungen in der Identifikation und Lösung umwelttechnologischer Fragen der Industrie. Basierend auf detaillierten Prozessanalysen werden die Vorteile von keramischen Hochleistungswerkstoffen für die Entwicklung von Funktionskomponenten in der Separations- und Reaktionstechnik nutzbar gemacht. Anschließend überführen die Wissenschaftler diese Komponenten in wirtschaftliche Systemlösungen vor allem für die industrielle Wasserwirtschaft, die verarbeitende Industrie, Bergbau und Landwirtschaft. Die werkstoff- und verfahrenstechnischen Disziplinen am Fraunhofer IKTS greifen dabei eng ineinander, um alle relevanten technologischen, gesetzlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zu erfüllen.

Erfolgreiche Ansätze zielen auf die Kombination keramischer Membranen für die Mikro-, Ultra- und Nanofiltration mit elektrochemisch, sonochemisch und photokatalytisch basierten Prozessen (Advanced Oxidation Processes, AOP). Vielfach werden dabei eine spezifische Sensorik sowie klassische aerobe und anaerobe Behandlungsmethoden eingebunden. Das Institut entwickelt hochintegrierte Komponenten, die Prozesse wie Filtration und Adsorption oder sono-elektrochemische Oxidation vereinen. Die dafür notwendige Sensorik wird je nach Anforderung entwickelt und integriert. Keramische Elemente sind dabei der Schlüssel, um die Leistungsfähigkeit solcher hochintegrierten Kompaktsysteme und die Einsatzbedingungen (hohe Temperaturen, aggressive Medien) kontinuierlich zu erweitern. Die neuen Verfahrenskombinationen senken den Energieverbrauch der Wasserbehandlung deutlich. Damit lassen sich die prozesstechnische Effizienz und der Umweltnutzen erhöhen sowie die Verfahrenskosten senken.