IEA IETS Task 17: Membranprozesse in Bioraffinerien (Arbeitsperiode 2020 - 2022)

Ziel des IEA IETS Task 17 war die Vernetzung und Stärkung der österreichischen Membran- und Bioraffinerie-Forschungslandschaft sowie der internationale Austausch zu energie- und kosteneffizienten Trenntechnologien wie Membrandestillation (MD), Forward Osmose (FO), Pervaporation (PV), Flüssigmembranpermeation (FMP), für die optimierte Nutzung von lignozellulosehaltigem Material in Bioraffinerien. Dazu wurde eine Guideline zur Integration von emergierenden Membranverfahren erstellt.

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Übergangs von einer auf fossilen Rohstoffen basierten Industrie zu einer erneuerbaren Industrie wird ein großer Fokus auf Bioraffinerie-Ansätze gelegt. In Europa und Österreich haben in den letzten Jahren mehrere Bewegungen in Richtung biobasierte Wirtschaft die Bedeutung dieses Bereichs gezeigt. Eine der wichtigsten Verpflichtungen des Europäischen Green Deals ist das Ziel der EU, die Umweltverschmutzung auf null zu reduzieren, was auch eine Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit beinhaltet. Die Herstellung und Verwendung sicherer und nachhaltiger Chemikalien soll auch biobasierte Chemikalien umfassen. Die europäische Green-Deal-Strategie zielt auf eine nachhaltige, klimaneutrale und kreislauforientierte Wirtschaft in Europa bis 2050 ab. Der neue Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft (CEAP) setzt mehrere Ziele für einen grünen Übergang in Europa. Auch auf nationaler Ebene wurde in Österreich eine Bioökonomie-Strategie in Form eines Aktionsplans aufgegriffen, der eine Orientierung für ein nachhaltiges Wirtschaftskonzept bis 2030 bietet, um den Klimawandel, die Nahrungsmittel- und Wasserknappheit sowie die zunehmende Umweltbelastung zu bekämpfen.

Membranprozesse können Schlüssellösungen für die kaskadische Nutzung von Prozess- und Abfallströmen in Bioraffinerien darstellen. Teils hoch selektive Trennmechanismen von emergierenden Membranverfahren bieten spezifische stoffliche Nutzung einzelner Komponenten und sind mit Energieeffizienzmaßnahmen kombinierbar.

Der IEA MD TCP Task 17 hat das Ziel emergierende Membranverfahren im Einsatz in Bioraffinerien zu evaluieren und Integrationsbeispiele aufzuzeigen. Folgende emergierende Membranverfahren wurden sowohl theoretisch beschrieben als auch teilweise in praktischen Versuchsreihen angewandt: Vorwärtsosmose (VO), Membrandestillation (MD), Pervaporation (PV), Membranunterstützte Kristallisation (MAC) und Flüssigmembranpermeation (FMP).

Ein übergeordnetes Ziel des Task 17 ist die nationale und internationale Netzwerktätigkeit inklusive Know-how Aufbau und Transfer.

Methodisch konnten im IEA IETS TCP Task 17 neben der Erfassung aktueller wissenschaftlicher Arbeiten und Ergebnisse im Zuge einer Literaturrecherche, auch Experimente mit MD und FMP hinsichtlich des Langzeitverhaltens, Reinigung und Fouling durchgeführt werden. Der bereits 2021 publizierte Leitfaden „Membranes in Biorefineries-Guideline" wurde mit den neuesten Erkenntnissen und Ergebnissen auf weitere Bioraffinerie-Anwendungen erweitert und wiederum veröffentlicht.

Konkreter Forschungsbedarf wird im Bereich a) der Abtrennung flüchtiger Stoffe mittels Membrandestillation, b) neuartigen und nachhaltigen Membranmaterialien für selektive Trennung flüchtiger Komponenten, c) Membranreaktoren für die Kopplung von Reaktion mit Separation und d) neuartigen Membranmodulen für die Behandlung von Strömen mit hohen Feststoffgehalt gesehen.

Projekt-Bilder

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Publikationen

Endbericht (pdf, 3.56 MB)

Final Report

Final Report 2022

Leitfäden

Artikel und Papers

Newsletter Juli 2022

Teilnehmende Staaten

Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, Niederlande, Österreich, Portugal und Schweden

Kontaktadresse

AEE - Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC)
DI Judith Buchmaier
A-8200 Gleisdorf, Feldgasse 19
E-Mail: j.buchmaier@aee.at

Technische Universität Graz
Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
A-8010 Graz, Inffeldgasse 25C