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Das Potenzial für flüssige Abfallströme entfesseln

Abfall wird zunehmend als Ressource betrachtet. Von etablierten Praktiken wie Recyclingpapier und Aluminium bis hin zur Entwicklung der Kreislaufwirtschaft werden zunehmend Ressourcen aus Materialien gewonnen, die zuvor nur als unbequemer Abfall angesehen wurden.

Matt Hale, Internationaler Vertriebs- und Marketingdirektor bei HRS Heat Exchangers, untersucht, wie Wert aus flüssigen Abfallströmen gewonnen werden kann und was bei der Auswahl der Technologie zu berücksichtigen ist.

Matt Hale, HRS-Wärmetauscher

Matt Hale, HRS-Wärmetauscher

Warum Abfälle zurückgewinnen?

Abfallaufwertung ist der Prozess der Wiedergewinnung von Wertstoffen aus Abfällen, zum Beispiel durch Wiederverwendung oder Recycling, durch Kompostierung oder anaerobische Aufbereitung und Umwandlung in wertvollere Produkte wie Materialien, Chemikalien, Kraftstoffe oder andere Energiequellen.

In einer Kreislaufwirtschaft werden die Materialien in Produkten im Vergleich zu einer linearen Ökonomie wiederverwendet, wodurch früher belastender Abfall zu wertvollen Ressourcen wird.

Die Europäische Union hat vorgeschlagen, ihre Ressourcenproduktivitätsrate durch 2030 zu verdoppeln, und als Teil davon verabschiedete sie im Juli die Mitteilung „Hin zu einer Kreislaufwirtschaft: ein Null-Abfall-Programm für Europa“.

Wie wichtige Stakeholder der Industrie und Unternehmen behauptet sie, dass der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft sich positiv auf das Wirtschaftswachstum auswirken und die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen stärken und darüber hinaus eine Reihe von Umweltvorteilen bieten kann.

Das Potenzial für flüssige Abfallströme freisetzen

Die Abwasserbehandlung und der „Wasserabbau“ wurden ebenfalls als wichtige Plattform für die technologische Entwicklung solcher kreisförmigen Produktionssysteme bezeichnet. Durch eine effektive Wasseraufbereitung und Materialgewinnung kann eine doppelte wirtschaftliche Rendite erzielt werden.

Jeder Kubikmeter recyceltes oder wiederverwendetes Wasser führt zu einer entsprechenden Reduzierung des Trinkwasserbedarfs und des Abwassers. Es gibt auch Vorteile in Bezug auf die Energie- und Kohlenstoff-Fußabdrücke, die mit der Materialrückgewinnung verbunden sind, verglichen mit der primären Gewinnung und Verarbeitung, zusammen mit weiteren Umweltvorteilen, die sich aus geringeren Auswirkungen der Abfallentsorgung ergeben.

Darüber hinaus identifizieren die Forscher zunehmend Abfallströme aus der Lebensmittelverarbeitung und der Lieferkette als eine wichtige Ressource für die Entwicklung von biobasierten Produkten und Prozessen, was darauf hindeutet, dass die Verwertung von Lebensmittelabfällen sich sowohl auf Rohstoffprodukte als auch auf höherwertige Spezialprodukte konzentrieren sollte.

Beispiele für die Wiederherstellung von Ressourcen

Zwar sind wir noch weit entfernt von der kommerziellen Entwicklung von Bioraffinerien im großen Maßstab, die Abwasserströme behandeln können, um eine Reihe von Produkten herzustellen, darunter Biokraftstoffe, Energie, Düngemittel, Metalle, inerte Medien und eine ganze Reihe von Feinchemikalien sind bereits etabliert.

Die Verwendung von anaerober Vergärung (AD) zur Energiegewinnung und zur Erzeugung eines organischen Biofertilisators (Gärrest) aus Lebensmitteln und Abwässern ist mittlerweile weit verbreitet, und es gibt verschiedene Beispiele für die Materialrückgewinnung aus verschiedenen Abfallströmen aller Größenordnungen, von der frühen Forschung bis zur kommerziellen Nutzung Rückgewinnungsanlagen in Industrieanlagen und Wasseraufbereitungsanlagen auf der ganzen Welt.

HRS unicus - flüssige Abfallströme

Einige Beispiele für diese Art der Materialrückgewinnung sind:

  • Rückgewinnung wichtiger Nährstoffe wie Phosphor aus Abwasserströmen zur Verwendung als landwirtschaftlicher Dünger.
  • Die potenzielle Rückgewinnung von Biopolymeren wie Polyhydoxyalkanoaten (PHAs) und Polyphenolen aus dem Abwasser von Olivenmühlen.
  • Käsemolke-Abwasser (CWW) umfasst Abfallströme einschließlich Molke und Waschwasser und könnte unter Verwendung verschiedener Verfahren behandelt werden, um eine Reihe von Produkten herzustellen, die in der Lebensmittelherstellung und in Pharmazeutika nützlich sind, wie Molkeproteine, Peptide, Laktose, Glukose und andere nützliche Chemikalien.
  • Die Rückgewinnung von verbrauchten Hefeprodukten aus verschiedenen Verfahren zur Verwendung in der Lebensmittelproduktion, wie Stabilisierung und pH-Pufferung. Die Verarbeitung von Obst ist ein weiterer Sektor, in dem der potenzielle Wert einiger seiner Abfallprodukte optimal genutzt werden kann. Zitrusschalenabfälle machen bis zur Hälfte der weltweit verarbeiteten Zitrusfrüchte aus und enthalten bis zu 80 Prozent Wasser. Es ist eine potenzielle Quelle für viele nützliche Produkte, einschließlich Ballaststoffe, Antioxidantien, Farbstoffe und Aromen für Lebensmittel, und enthält eine Vielzahl von Verbindungen, darunter Cellulose, Pektin, Zucker, Hemicellulosen, Flavonoide und ätherische Öle wie D-Limonen.

HRS unicus series / Flüssige Abfallströme

In Richtung null Flüssigkeitsausstoß bewegen

Nullflüssigkeitsabgabe (ZLD) ist eine Technik, bei der flüssige Abfallströme eliminiert werden. Anstatt am Ende des Behandlungszyklus abgelassen zu werden, wird das Abwasser gereinigt und recycelt, während andere Rückstände, zu denen häufig die oben genannten wertvollen Nebenprodukte gehören, gewonnen werden.

In ZLD werden verschiedene Verfahren eingesetzt, einschließlich Membranbioreaktion, Umkehrosmose, Elektrolyse, Filtration und mehr. Verdampfen ist jedoch auch ein Schlüsselprozess, sowohl um Rückstände ausreichend zu konzentrieren, um sie wirtschaftlich abzubauen oder zu entfernen, als auch als Teil des Wasserreinigungsprozesses.

Fest-Flüssig-Gemische sind jedoch komplex und es ist wichtig, dass die erste Stufe eines potenziellen Projekts eine Forschungsstudie umfasst, um die Art des Abfallstroms / der Abfallströme und die erforderlichen Sättigungsniveaus zu bewerten. In Laborexperimenten bewertet HRS die maximalen Konzentrationen, die für verschiedene Temperaturbereiche erreicht werden können. Dies bestimmt dann den Gerätetyp, den wir entwerfen.

Bei hohen Temperaturen können beispielsweise mehr Salze im Vergleich zu niedrigen Temperaturen gelöst werden.

Die Bedeutung der Verdunstung

HRS Heat Exchangers waren an ZLD-Projekten in Europa mit Verdampfungssystemen beteiligt, einschließlich der Rückgewinnung von Kalium- und Natriumsulfaten aus organischen Salzabfällen. Ein typischer HRS-Prozess besteht möglicherweise aus drei Schritten:

  1. Verdampfung / Konzentration (Verwendung eines oder mehrerer Verdampfer in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien und der erforderlichen Konzentration) bis zu Werten oberhalb des Sättigungspunktes bei hoher Temperatur.
  2. Abkühlung des Produktes zur Bildung von Salzkristallen.
  3. Weitere Kristallisation in speziell konstruierten Behältern und Abtrennung der Kristalle, die gebildet werden, damit sie für die Verwendung verarbeitet werden können. Im dritten Schritt verbleibt nach dem Abtrennen der Kristalle eine überstehende Schicht aus konzentrierter Lösung. Diese Lösung wird in den zweiten Verdampfer zurückgeführt, um sich wieder oberhalb ihres Sättigungspunktes zu konzentrieren.

Richtige Auswahl des Wärmetauschers für die Produktrückgewinnung

Sowohl beim Verdampfen als auch beim Abkühlen führt dies zu einem hohen Materialverschmutzungsgrad im Inneren des Geräts. Daher werden Wärmeaustauscher mit Schabflächen der HRS Unicus-Serie verwendet, um die thermische Effizienz aufrechtzuerhalten und Verschmutzungen zu entfernen, wenn sie auftreten. In Kombination mit HRS-Kühlern der R-Serie und kundenspezifischen Kristallisationsbehältern ist das Ergebnis ein effizienter Prozess, der kontinuierlich ohne geplante Ausfallzeiten arbeiten kann.

Im obigen Beispiel werden zwei Verdampfer zum Konzentrieren und Entfernen von reinem Wasser aus der Lösung verwendet, die an anderer Stelle verwendet werden kann. Die Kühler und Kristallisatoren erzeugen feste Kristalle und die verbleibende Lösung kehrt zum Verdampfungsprozess zurück. Nach dem Prozess verbleibt kein flüssiger Abfall, so dass neben der Rückgewinnung wertvoller Salze auch die Entsorgungskosten gesenkt werden.

Prozessindustrie Informer

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