Entwicklung und Erprobung von funktionalen Komponenten und einer Prozesskette zur klimaneutralen Herstellung von Soda und Natron als Senke für erzeugtes CO2; Akronym: GreenSoda; AP 400: Experimentelle Untersuchung und Bewertung der Produktaufbereitung; BMWE-Verbundprojekt

Abstract

Ziel des Verbundvorhabens GreenSoda war es zu zeigen, dass die Herstellung von Soda (Na2CO3) und Natron (NaHCO3) grundsätzlich CO2-neutral und ohne saline Abwässer erfolgen kann, wenn neuartige Prozessschritte - insbesondere die Elektrodialyse mit bipolaren Membranen (EDBM) als innovatives elektrochemisches Membranverfahren in Kombination mit membrangestützter Gasreinigung und geothermischer Wärmeversorgung - das konventionelle Solvay-Verfahren ersetzen. Das Teilvorhaben des HZDR befasste sich mit der thermischen Aufbereitung der durch Carbonatisierung gewonnenen alkalischen Zwischenproduktlösungen. Schwerpunkte der Arbeiten im Rahmen des Teilvorhabens waren:

Untersuchung des Löslichkeits-, Sättigungs- und Keimbildungsverhaltens der durch Carbonatisierung gewonnenen chloridhaltigen alkalischen Mischlösungen in Abhängigkeit von Temperatur und Zusammensetzung, Bestimmung energetischer Kenngrößen (Kristallisations- und Verdampfungsenthalpien, Wärmekapazitäten, Siedetemperaturen) der Mischlösungen, Analyse von Produktreinheiten und Selektivitäten in Abhängigkeit der Prozessbedingungen der Kristallisation und der stofflichen Zusammensetzung der Prozesslösungen unter Berücksichtigung der Produktspezifikationen der Industrie, Ermittlung des theoretischen Energiebedarfs der Prozessstufen zur Produktaufbereitung für verschiedene Verfahrensvarianten unter Berücksichtigung der Prozesswärmebereitstellung durch tiefe Geothermie. Die Datenerhebung erfolgte mittels experimenteller Untersuchungen in Reaktionskalorimetern und Blasensäulen, Eindampfexperimente sowie Energiebilanzierungen auf Basis von Literaturdaten und experimentellen Ergebnissen. Ziel des Teilvorhabens war die Bereitstellung von Daten und Erkenntnissen als Voraussetzung für die Auslegung und Konstruktion entsprechender Verfahrensstufen im Rahmen des Scale-up sowie für die Lebenszyklus- (LCA) und Wirtschaftlichkeitsanalyse (TEA).