Mit „Röhrennudeln“ Stickstoff effizient gewinnen

• Evonik hat neue Hohlfasermembran für Stickstoffgewinnung aus Luft entwickelt 
• Seit Anfang 2016 auf dem Markt verfügbar 
• Neue Technologie ist effizient, flexibel und nachhaltig

Evonik Industries hat mit SEPURAN® N2 eine neue Hohlfaser-membran zur effizienten Stickstoffgewinnung entwickelt. Die Vorteile dieser neuen Technologie gegenüber der klassischen Luftzerlegung bei tiefen Temperaturen beziehungsweise den bisherigen Membranverfahren liegt in den niedrigeren Kosten und der Flexibilität. Sie lässt sich mit bestehenden Anlagen kombinieren, um etwa Bedarfsspitzen abfangen zu können, oder direkt an Druckluftsysteme zur Stickstoffversorgung anschließen. Darüber hinaus bieten SEPURAN® N2 Membranen von Evonik eine kostengünstige Lösung aufgrund hoher Kapazität und geringem Luftbedarf. Die neue Evonik-Technologie ist seit Anfang 2016 auf dem Markt.

Stickstoff wird als inertes, reaktionsträges Gas in vielen Industriezweigen als Schutzgas eingesetzt, in der Lebensmittelindustrie oder in der Luftfahrt, um die Kerosintanks zu inertisieren und so eine nicht-entflammbare Atmosphäre zu schaffen. Mit einem Marktanteil von mehr als 40 Prozent bildet Stickstoff das größte Marktvolumen im Gasseparationssektor.

Goetz Baumgarten, bei Evonik im Segment Resource Efficiency für das weltweite SEPURAN® Geschäft verantwortlich, sagte: "Wir wollen mit SEPURAN® N2 unserer Technologieposition bei maßgeschneiderten Membransystemen zur Gasseparation weiter ausbauen." Das Kernstück der Technologie, die Hohlfasermembran SEPURAN® N2, besteht aus dem thermisch und chemisch sehr stabilen Hochleistungskunststoff Polyimid und wird von Evonik an seinem österreichischen Standort Lenzing hergestellt. Die Hohlfasern, die an lange, sehr dünne Röhrennudeln erinnern, werden gebündelt, in ein eigens dafür entwickeltes Harz eingebettet und von einem Edelstahlmodul umschlossen. In dem etwa 1,3 Meter langen Membranmodul befinden sich mehrere 10.000 der 0,5 Millimeter dünnen Röhrchen.

Für die Abtrennung des Stickstoffs wird in die Hohlfasermembranen komprimierte Luft geleitet. Luft besteht aus zwei Hauptbestandteilen: Bis zu 78 Prozent sind Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff. Aufgrund ihrer geringeren Größe können die Sauerstoffmoleküle die Membran leichter passieren als die Stickstoffmoleküle. Der Stickstoff reichert sich deshalb im Innenraum der Hohlfasern auf die gewünschte Reinheit an, während sich auf der Außenseite der Hohlfasern ein O2-reicher Luftstrom bildet. Über die Eingangsmenge der Luft lässt sich die N2-Reinheit regulieren: je geringer die Eingangsmenge, desto hoher die Qualität des Stickstoffs. Für viele Anwendungen ist technischer Stickstoff mit einer Reinheit von 95 bis 98 Prozent ausreichend. Und dort spielt die neue Evonik-Technologie ihre Stärken aus.

Gegenüber anderen gängigen Membransystemen benötigt die neue Technologie weniger Module und weniger Luft. Ein kleinerer Kompressor senkt die Investitionskosten sowie den Energieverbrauch und der modulare Aufbau macht das System flexibel einsetzbar. Baumgarten sagte: "SEPURAN® N2 ist effizient und flexibel. Das System von Evonik zeichnet sich durch niedrige Investitionskosten, geringe Betriebskosten und einen niedrigen Wartungsaufwand aus."

Das Spezialchemieunternehmen hat in den vergangenen Jahren als Technologieführer bei Hochleistungspolymeren unterschiedlichste Membransysteme für die effiziente Gasseparation entwickelt. SEPURAN® Green zum Beispiel kommt in der Biogasaufbereitung zum Einsatz, weil es sehr wirkungsvoll Kohlendioxid und Methangas voneinander trennt. Weltweit sind mehr als 70 Aufbereitungs¬anlagen für Biogas mit SEPURAN® Green Membranmodulen ausgestattet.

Aktuell baut Evonik seinen österreichischen Standort in Lenzing/Schörfling weiter aus und wird die dort vorhandenen Produktionskapazitäten für Hohlfasermembranmodule der Marke SEPURAN® verdoppeln. Die Produktion der zusätzlichen Membranmodule soll Ende 2017 starten.