Elegante Lösung für ätzendes Problem
Eine ressourcenschonende und kosteneffiziente Abwasserbehandlung bei der Herstellung von Wasserstoffperoxid. Dieses Ziel hat ein Team aus dem Geschäftsgebiet Active Oxygens erreicht. Dafür wurde es für den Evonik-Innovationspreis 2019 nominiert.
Für die Herstellung von Wasserstoffperoxid kommt bei Evonik wie fast überall in der Welt das Autoxidationsverfahren zum Einsatz, bei dem ein Reaktionsträger zyklisch reduziert und oxidiert wird. Eine organische Arbeitslösung sorgt dafür, dass der Reaktionsträger immer gelöst bleibt, so dass der Prozess kontinuierlich ablaufen kann. Dabei ist es wichtig, die Arbeitslösung permanent aufzufrischen, ansonsten bräche der Prozess in kurzer Zeit zusammen.
Als Ergänzung zum bisherigen Standardverfahren sollte in Rheinfelden die Arbeitslösung ab 2017 in einer zusätzlichen Regenerierstufe mit Natronlauge aufbereitet werden. Durch das neue Verfahren entstünde am Ende eigentlich ein ätzender Abwasserstrom, der zahlreiche organische Komponenten enthielte und wegen seiner Toxizität nicht ohne Vorbehandlung in eine biologische Kläranlage eingeleitet werden dürfte.
Um dies zu vermeiden, hat ein Team aus dem Geschäftsgebiet Active Oxygens ein Verfahren ersonnen, wie dieser Abwasserstrom aufbereitet werden kann. Sie integrierten in Rheinfelden eine sogenannte Fenton-Reaktion in den Prozess. Dabei wird eine Kombination aus Wasserstoffperoxid und Eisen(II)-sulfat genutzt, um die organischen Bestandteile der Laugenlösung soweit zu fragmentieren, dass sie biologisch abgebaut werden können. Die Fenton-Reaktion selbst ist zwar seit mehr als 100 Jahren bekannt, aber erst dem Team von Active Oxygens ist es gelungen, sie an die besonderen Bedingungen bei der Wasserstoffperoxid-Herstellung anzupassen. Dank eines ausgeklügelten Prozessdesigns und der geschickten Anpassung der Reaktionsparameter verläuft der Abbauprozess nun optimal und liefert sogar bessere Ergebnisse als prognostiziert. Das so behandelte Abwasser wird der werkseigenen Kläranlage zugeführt. Somit wurde ein hartnäckiges Entsorgungsproblem gelöst.
Erst dank der integrierten Fenton-Reaktion konnte die vorgeschaltete Regenerierstufe überhaupt realisiert werden, wodurch die Kapazität der Produktionsanlage erhöht wurde. Bereits jetzt ist abzusehen, dass sich der Prozess auch auf andere Produktionsanlagen für Wasserstoffperoxid übertragen lässt. Darüber hinaus nutzt Evonik das Verfahren künftig auch, um Abwässer aus anderen Produktionsprozessen aufzureinigen. In Marl soll bereits 2020 eine weitere solche Anlage in Betrieb gehen.