Verfahrenstechnik 06.11.1998, 17:19 Uhr

Sonderabfälle in der Schmelze

Ein neuer Weg zur Entsorgung von Sonderabfällen führt in die Schmelze. Bei Temperaturen um 800 C wird der Giftmüll zerstört und in Gase zur Energieerzeugung oder für chemische Synthesen umgewandelt.

Problemabfälle wie Kühlschmierstoffe oder schadstoffhaltige Öle wandern derzeit vor allem in Verbrennungsanlagen. Diese Entsorgung ist teuer, und wirtschaftliche Alternativen, um diesen Giftmüll umweltfreundlich zu vernichten, sind rar. Die Entsorgung in einer alkalischen Schmelze direkt in den Betrieben, wo der Sondermüll anfällt, erprobt derzeit das Unternehmen Euro-Innovation S.A. im luxemburgischen Wickrange. In dem gemeinsam mit Ingenieuren der Fachhochschulen Aachen und Bochum sowie dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik (IPT) in Aachen entwickelten „Luxotherm-Verfahren“ entsteht dabei ein Reaktionsgas mit hohem Anteil an Wasserstoff, das zur Synthese von Methanol oder zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Kernstück der Luxotherm-Anlage ist ein Säulenreaktor. Hier werden die Abfälle bei Atmosphärendruck in eine Schmelze aus Alkalihydroxid oder -carbonat eingetragen. „Bei Temperaturen um 800 C und unter Ausschluß von Sauerstoff finden in der Schmelze Vorgänge wie bei einer Pyrolyse statt“, erläutert Dr. Thomas Sonntag, stellvertretender Geschäftsführer von Euro-Innovation. „Zusätzlich trägt das aggressive alkalische Milieu dazu bei, daß die Kohlenwasserstoffketten der Substanzen in ihre Grundbausteine zerfallen.“ In erster Linie bilden sich unter den Bedingungen des Prozesses gasförmige Reaktionsprodukte. Je nach Steuerung des Verfahrens enthalten sie mehr als 90 % Wasserstoff und bis zu 10 % Methan. Im Gegensatz zur Verbrennung fallen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid nur in geringen Spuren an. Selbst bei äußerst problematischen Abfällen – ob Motorenaltöle, Lack- und Farbreste, Frittieröle, halogenhaltige Lösungsmittel, Transformatorenöle oder Öl-Gummigemische aus der Reifenproduktion – entstehen laut Sonntag praktisch keine umweltbelastenden gasförmigen Stoffe wie etwa Dioxine.
Neben den Gasen bilden sich Ruß und Pyrolysekoks sowie ein Feststoffkonglomerat, das im wesentlichen Metallverbindungen aus den jeweiligen Schmelzbestandteilen enthält. Es sind vor allem Alkalicarbonate und, wo chlorhaltige Substanzen entsorgt werden, Alkalichloride. Beide Metallsalze lassen sich so aufarbeiten, daß sie erneut technisch zu nutzen sind. Daneben fallen Alkalihydride an, die wegen ihrer stark reduzierenden Wirkung geeignet sind, Metalle aus Erzen zu gewinnen, die auf anderem Wege nur schwer zugänglich sind. Als unverwertbare Reststoffe aus den bislang getesteten Problemabfällen bleiben bei dem Luxotherm-Verfahren allenfalls 3 % der eingesetzten Mengen übrig. Erste Priorität gibt das Luxemburger Unternehmen derzeit der Gewinnung elektrischer Energie aus den Reaktionsgasen in Gasmotoren, Gasturbinen und vor allem in Brennstoffzellen. Neuere Entwicklungen von Brennstoffzellen tolerieren auch die im Reaktionsgas anfallenden Beimengungen von Methan. „Bei einem Wirkungsgrad der Brennstoffzellen von rund 65 % könnten so aus 50 l Giftmüll etwa 360 kWh mehr an elektrischer Energie gewonnen werden, als der Prozeß selbst verbraucht“, rechnet Sonntag vor. Die Investitionskosten für eine solche Anlage mit einer Stundenkapazität von 50 l Kühlschmierstoffen schätzt er derzeit auf 1,5 Mio. bis 2 Mio. DM. Neben dem Energiegewinn schlagen die eingesparten externen Entsorgungskosten zu Buche. Möglicherweise läßt sich der Betrieb noch günstiger gestalten, wenn es gelingt, Metallhydroxide und -carbonate durch preiswertere Metalloxidschmelzen zu ersetzen.
Einen wichtigen Fortschritt soll die Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Regium im westfälischen Herten bringen. Während derzeit nur Öle entsorgt werden können, soll das Verfahren jetzt auch auf wassermischbare Kühlschmierstoffe ausgedehnt werden. Zwei Drittel von 1,6 Mio t Schmiermitteln, die in Deutschland zur Zeit in Gebrauch sind, sind solche Emulsionen. Die Voraussetzung zur Entsorgung in der Alkalischmelze ist eine neue Methode der Regium GmbH, mit der sich diese Kühlschmier-Emulsionen in ihre Phasen aufspalten lassen. Der wäßrige Anteil muß dazu mit einer ergänzenden konventionellen Technik aufbereitet werden.
Neue Versuchsreihen sollen das Verfahren innerhalb eines von der EU geförderten Projekts „Luxotherm“ weiter entwickeln. Für diese Arbeiten konnten die Luxemburger sechs weitere Firmen aus vier europäischen Ländern gewinnen. Dabei geht es auch darum, den Betrieb der Schmelzen, der jetzt noch in Chargen abläuft, kontinuierlich zu gestalten. Die beteiligten Firmen erwarten europaweit gute Chancen für das Luxotherm-Verfahren. Eine besonders interessante Anwendung könnte es in der Schraubenindustrie finden. Hier fallen in der Produktion große Mengen an Kühlschmierstoffen an, die zu entsorgen sind. Gleichzeitig benötigen diese Unternehmen aber auch Wasserstoff, um ihre Erzeugnisse zu härten. Direkt vor Ort könnten somit die Problemabfälle in einen im Produktionsweg gebrauchten Stoff umgewandelt werden.
URSULA SCHIELE-TRAUTH

Von Ursula Schiele-Trauth

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