Grüne und billige chemische Prozesse
CMR kombinieren membranbasierte Trennung und eine katalytische chemische Reaktion in einem Gerät. Mehr als 80% der Reaktionen in der chemischen Industrie nutzen Katalysatoren, um die Produktionsrate und die Ausbeute zu erhöhen. Prozessintensivierung, die einen deutlich geringeren Energieverbrauch und weniger Abfall für kostengünstigere und nachhaltigere Technologien ermöglicht, hätte enorme Auswirkungen auf die Industrie und die Wirtschaft der EU. Das EU-finanzierte Projekt DEMCAMER hat vier chemische Verfahren ausgewählt, die für den Energiesektor besonders wichtig sind und mit der Produktion von reinem Wasserstoff, flüssigen Kohlenwasserstoffen und Äthylen in Zusammenhang stehen. Die Prozesse sind autotherme Reformierung (ATR), Fischer-Tropsch-Synthese (FTS), die Wassergas-Shift (WGS) Reaktion und oxidative Kupplung von Methan (OCM). Bis zum Ende des zweiten Berichtszeitraums hat das Team verbesserte und kostengünstigere Katalysatoren und Membranen für alle vier Prozesse an der Hand. Jene, die für Studien im Labormaßstab gedacht sind, wurden bereits an die Partner geliefert und die Materialien für die Pilot-Reaktoren wurden ausgewählt. Die fertigen Katalysatoren für jedes der CMR im Pilotmaßstab weisen alle eine überlegene Aktivität, Selektivität und Stabilität gegenüber dem aktuellen Stand der Technik auf CMR im Labormaßstab wurden für alle vier Verfahren konstruiert und befinden sich in verschiedenen Stadien der Prüfung und Demonstration. Insbesondere die FTS- und WGS-Reaktoren wurden demonstriert und die Sauerstoffmembranen der ATR- und OCM-Reaktoren werden derzeit optimiert. Pilot-Prototypen wurden für alle entworfen mit Ausnahme der FTS CMR (siehe Abbildung zum Modul des WGS-Pilots). Der Entwurf der Membranen, Katalysatoren und CMR wurde im gesamten Entwicklungsprozess durch Modellierung und Simulation unterstützt. Die Fertigstellung des Projektes wird von Lebenszyklus- und Umweltanalysen begleitet werden, wobei die vorläufigen Ergebnisse davon bereits vorliegen. Das Team will die Explosionssicherheit gewährleisten. Eine Risikobewertung wurde abgeschlossen und Sicherheitsempfehlungen wurden vorgeschlagen. Schließlich hat das Team den Rahmen für eine bevorstehende sozioökonomische Analyse entwickelt. Die multifunktionalen CMR von DEMCAMER für den Energiesektor versprechen die Verbesserung der Leistung, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit von entscheidenden Prozessen, die von katalytischen Reaktionen abhängig sind. Die Modelle von Katalysatoren, Membranen und CMR werden die Entwicklung noch weit über das Projektende hinaus unterstützen.
Schlüsselbegriffe
Nanostrukturierte Katalysatoren, Membranmaterialien, katalytische Membranreaktoren, Energiesektor, ATR, WGS, FTS, OCM
