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

Mit dem IEA IETS TCP Annex 17 wurde das übergeordnete Ziel verfolgt, die Vernetzung der österreichischen Membran- und Bioraffinerie-Forschungslandschaft zu stärken. Angestrebt wurde die optimierte Nutzung von lignozellulosehaltigem Material in Bioraffinerien durch den Einsatz effizienter, nachhaltiger Membranverfahren. Dazu wurden emergierende Membranverfahren auf ihren Einsatz zur Biomassebestandteilsverwertung evaluiert und eine Entscheidungshilfe für deren Anwendung erarbeitet.

Kurzbeschreibung

Das Projekt IEA IETS TCP Annex 17 verfolgte das übergeordnete Ziel, durch energie- und kosteneffiziente Trenntechnologien eine optimierte Nutzung von lignozellulosehaltigem Material in einem Bioraffinerieansatz sicherzustellen. Die Zellstoff- und Papierindustrie kommt aufgrund des Einsatzstoffes Holz sowie der hochvolumigen Produktion eine besondere Rolle in der Bioraffinerie zu. Da diese Industriesparte in Österreich gleichzeitig zu den energieintensivsten Industrien zählt, wurde im Zuge des Projektes ein spezieller Fokus daraufgelegt. Ziel der Bioraffinerie ist eine möglichst hohe Wertschöpfung im Sinne einer kaskadischen Rohstoffnutzung.

Membrantrennverfahren vereinen die stoffliche Nutzung der Komponenten durch zum Teil selektive Trennmechanismen mit Energieeffizienzmaßnahmen. Von großem Interesse sind emergierende Membranprozesse wie z.B. Forward Osmosis (FO), Membrandestillation (MD), Pervaporation (PV) und Flüssigmembranpermeation (FMP).

Methodisch wurde im Projekt IEA IETS TCP Annex 17 neben einer eingängigen Literaturrecherche, und wissenschaftlichen Experimenten mit MD und FMP zu Membranauswahl, Reinigung, Fouling und Langzeitverhalten, auch an einer Entscheidungshilfe für die Anwendung von emergierenden Membranverfahren gearbeitet. Diese ist in der Form eines Leitfadens „Membranes in Biorefineries- Guideline" zusammenfasst und beschreibt eine mögliche Vorgehensweise zur eigenständigen Evaluierung des Einsatzes eines emergierenden Membranverfahrens. Beschrieben wird ein Weg zur Definition technologischer Kriterien und deren Bewertung hinsichtlich der Eignung in spezifischen Anwendungen. Auch die Auswahl geeigneter Vorbehandlungs- bzw. Reinigungsstrategien wird durch einen methodischen Ansatz unterstützt.

Die erzielten Ergebnisse umfassen die Aufbereitung des Status Quo von herkömmlichen und emergierenden Membranverfahren in Bioraffinerie Anwendungen, die Betrachtung von Potentialen und Herausforderungen bei Vorbehandlung, Fouling und Reinigung sowie einen Leitfaden Integrationsmöglichkeiten von emergierenden Membrantechnologien in der Zellstoff- und Papierindustrie. Der intensive Austausch der Experten auf nationaler und internationaler Ebene ist in die Ergebnisse eingebunden. Aufgrund der Komplexität und Inhomogenität der Prozess- und Abwässer im Zellstoff- und Papiersektor bleiben bestimmte Herausforderungen für zukünftige Membrananwendungen bestehen.

Forschungsbedarf rund um Themen wie die Selektivität, Produktreinigung, Prozessstabilität und Flexibilität besteht auch in Zukunft. Konkret sieht das Konsortium Handlungsbedarf in den Bereichen nachhaltige und fortschrittliche Membranentwicklung und Produktion; Material-/Fertigungs-/Modifizierungsinnovationen in technischem Maßstab; Verbesserung der Selektivität durch Entkopplung von Transportantriebskräften; effektive kombinierte physikalische und chemische Membranreinigungsprotokolle und Ermittlung optimaler Betriebsbedingungen in Bezug auf Hydrodynamik uvm.

Projekt-Bilder

Nutzungshinweis: Die unter Projekt-Bilder aufgelisteten Bilder stammen aus den Projekten, die im Rahmen der Programme Stadt der Zukunft, Haus der Zukunft und IEA Forschungskooperation entstanden sind. Sie dürfen unter der Creative Commons Lizenz zur nicht-kommerziellen Nutzung unter Namensnennung (CC BY-NC) verwendet werden.

Publikationen

Newsletter Juli 2022

Teilnehmende Staaten

Österreich, Dänemark, Deutschland, Portugal, Schweden, Italien, den Niederlanden und Frankreich

Kontaktadresse

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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