Alantum Europe entwickelt Biogas-Entschwefelung
Mit Metall-Legierungsschaum ökonomisch und ökologisch auf der Gewinnerseite
Alantum Europe arbeitet gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) sowie mit Lehmann Maschinenbau an einem regenerierbaren Filtersystem auf Basis eines mit Eisenoxid beschichteten Metall-Legierungsschaums.
Biogas, das beim mikrobiologischen Abbau organischer Stoffe entsteht, enthält neben dem eigentlichen Energieträger Methan unter anderem Schwefelwasserstoff. Da dieser Bestandteil über korrosive Eigenschaften verfügt und umweltschädlich ist, wird er üblicherweise vor der Nutzung von Biogas zur Erzeugung elektrischer Energie, zum Betrieb von Fahrzeugen oder der Einspeisung in Gasversorgungsnetze herausgefiltert.
Beim Einsatz von nicht entschwefeltem Biogas in Blockheizkraftwerken ist ein robuster, schwefelresistenter Oxidationskatalysator zur Abgasnachbehandlung erforderlich. Mit Hilfe des offenporigen Metalllegierungsschaums bildet sich durch die Anlagerung des Schwefelwasserstoffs Eisensulfid. Die hohe Temperaturbeständigkeit des Metallschaumes ermöglicht zahlreiche thermische Regenerationszyklen. Dabei entsteht wieder Eisenoxid auf dem sich elementarer Schwefel ablagert, der sich durch eine thermische Nachbehandlung ausbringen und kommerziell nutzen lässt, beispielsweise für die Herstellung von Kunstdünger.
Der Metallschaum-Filter lässt sich rund zehn Mal regenerieren. Umweltschädliche Substanzen bleiben auf der Oberfläche nicht zurück. Darüber hinaus kann der Metallschaum durch seine offenporige Struktur mehr Schwefelwasserstoff binden als herkömmliche Systeme. Damit ist es möglich, die Entschwefelungseinheit kleiner auszulegen und es lässt sich eine längere Zyklusdauer aufweisen. Die Kosten pro kg entferntem Schwefel verringern sich damit von bisher 16 bis 20 Euro auf rund 10 Euro.
Schwefelresistenter Oxidationskatalysator
Außerdem arbeitet Alantum gemeinsam mit Wieland Edelmetall, LGA Immissions- und Arbeitsschutz sowie dem Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie (FEM) an der Entwicklung eines Katalysators für die Behandlung von schwefelhaltigen Abgasen aus der Biogas-Verbrennung in Zündstrahl- und Otto-Gas-Motoren, die in Blockheizkraftwerken eingesetzt werden. Ziel ist, einen robusten, schwefelresistenten Oxidationskatalysator zu entwickeln. Die für die Abgasnachbehandlung erforderlichen Edelmetalle Platin und Palladium lassen sich durch Direktmetallisierung als Nanofilm auf dem Metallschaum abscheiden.
Die offenporige Struktur des Metall-Legierungsschaums lenkt die schwefelhaltigen Abgase im Katalysator permanent um. Im Vergleich zu extrudierten, keramischen Substraten entsteht dadurch eine Mikroturbulenz über die gesamte Reaktionsfläche. In Verbindung mit der großen reaktiven Oberfläche des Metallschaums wird eine sehr effiziente Abgasreinigung erreicht. Dies wiederum ermöglicht ein um rund 20 Prozent kleineres Bauteilvolumen, aus dem ein geringerer Edelmetallverbrauch in gleicher Größenordnung und damit eine signifikante Kosteneinsparung resultiert. Darüber hinaus lässt sich das eingesetzte Platin und Palladium von der metallischen Oberfläche des Schaums einfacher und umweltfreundlicher wiedergewinnen als von der keramischen Oberfläche.
Optimal anpassbar an die Anwendung
Hergestellt wird der Metallschaum mit vollständig offenporiger Struktur auf Nickel- und Eisenbasis in einem patentierten Prozess. Die Porengröße ist dabei mit 450, 580, 800 und 1200 µm genau definiert. Ein weiteres Plus des Werkstoffs von Alantum ist seine freie Formbarkeit, die auch nach dem Beschichtungsprozess erhalten bleibt. Der Metall-Legierungsschaum lässt sich schneiden, formen, biegen, aufrollen und stapeln. Damit ermöglicht das Material eine optimale Anpassung an die jeweilige Anwendung sowie den erforderlichen Bauraum.
Lesen Sie mehr zum Thema
