Organophile Nanofiltration

ORGANOPHILE NANOFILTRATION


Effiziente Rückgewinnung


In vielen industriellen Prozessen kommen organische Lösungsmittel zum Einsatz, die zu einem späteren Zeitpunkt wieder zurückgewonnen werden müssen. Diese Rückgewinnung geschieht überwiegend mit thermischen Trennverfahren, die sehr viel Energie meist in Form von Wärme benötigen.

Eine energie- und ressourceneffiziente Alternative stellt die organophile Nanofiltration dar. Die Herausforderung bei diesem Trennverfahren: Es braucht Membranen, die gute Trenneigenschaften für das spezifische Stoffgemisch aufweisen und in einer Vielzahl organischer Lösungsmittel stabil sind. Das Geschäftsgebiet High Performance Polymers von Evonik hat seit Dezember 2015 drei neue Membranen unter dem Markennamen PuraMem® im Sortiment. Die technologische Basis dafür wurde auf Anregung von High Performance Polymers und eingebettet in die Gesamtstrategie des Wachstumsfeldes Membranen bei der Creavis geschaffen – im Projekt OPHINA (Organophile Nanofiltration für energieeffiziente Prozesse), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wurde.

Den Forschern war von Beginn an klar, dass nur eine polymerbasierte Kompositmembran die Anforderungen erfüllen könnte. Und sie griffen dafür auf Materialien und Kompetenzen aus dem Evonik-Konzern zurück: Als Polymer wählten sie Polyimid und entwickelten daraus mit Hilfe der Verfahrenstechnik eine widerstandfähige Membran als Trägerstruktur. Diese versahen sie mit einer Silikonschicht basierend auf Silikonen des Geschäftsgebietes Nutrition & Care, die maßgeblich über die Trenneigenschaften entscheidet. Die entstandene Kompositmembran wurde dann in Spiralwickelmodule überführt, um eine maximale Oberfläche für die Trennprozesse in einer handlichen Form zu schaffen.

Nach dem Projektende im April 2013 übernahm das Geschäftsgebiet High Performance Polymers die Aufgabe, aus diesen Kompositmembranen marktfähige Produkte für spezifische Anwendungen zu entwickeln. Als Zielindustrien hatten die Polymerexperten unter anderem die Spezialchemie, die Petrochemie und die pharmazeutische Industrie vor Augen. In all diesen Industrien sind Stofftrennungen an der Tagesordnung. Mit der Membrantechnologie von Evonik lassen sich beispielsweise wertvolle homogene Katalysatoren effizient zurückgewinnen, Lösungsmittel wiederaufbereiten oder natürliche Öle schonend verarbeiten. Zu den Vorteilen der organophilen Nanofiltration gegenüber thermischen Trennverfahren gehören geringerer Energieverbrauch, geringe Belastung des Produktes und einfache Prozessintegration.

Die Produktfamilie der Kompositmembranen wurden auch technologisch durch Dünnschicht-Kompositmembranen (Thin Film Composite Membranes) weiter ergänzt: Auf eine Trägerstruktur aus Polyacrylonitril wird das Silkon mit geringer Schichtdicke aufgetragen. Bei der jüngsten Membrangeneration liegt diese unter einem Mikrometer. Dadurch konnte die Trennleistung deutlich gesteigert werden. Die Creavis hat diesen Prozess begleitet und spielt inzwischen wieder eine zentrale Rolle: Bei der Creavis in Marl steht die Anlage für die hauchdünnen, auf molekularer Ebene maßgeschneiderten Membranbeschichtungen. Die Weiterverarbeitung der Membran zu lösemittelbeständigen bzw. gasdichten Spiralwickelmodulen erfolgt bei Evonik Membrane Extraction Technology in London.

Die ersten großtechnischen Anlagen bei Kunden befinden sich im Bau. Und die Entwicklung neuer Membranen geht weiter.