Innovative Technologien zur Aufbereitung hochkonzentrierter salzhaltiger Prozesswässer so weit zu untersuchen, dass eine Entscheidungsgrundlage für deren Einsatz im Produktionsmaßstab entsteht - das ist Ziel des Verbundprojekts „RIKovery (Recycling von industriellen salzhaltigen Wässern durch Ionentrennung, Konzentrierung und intelligentes Monitoring)“. Das Projekt, dessen zweite Halbzeit nun beginnt, besteht aus acht Arbeitspaketen unter der Gesamtprojektleitung von Yuliya Schiesser von der Covestro Deutschland AG, teilte die K+S AG mit. Die K+S Aktiengesellschaft bearbeitet nach eigenen Angaben gemeinsam mit der Technischen Hochschule Köln (THK) die Arbeitspakete zu den Halden- und Sickerwässern.
Die Herausforderung einer Aufbereitung hochkonzentrierter Salzwässer bestehe unter anderem in deren Mischung aus verschiedenen Salzen und schwankenden Konzentrationen einzelner Ionen, erläutert das Unternehmen. Es seien daher spezielle Aufbereitungsverfahren erforderlich, um die Nutzung der Salze und des Wassers zu ermöglichen. Bei den in der Kali-Industrie typischerweise NaCl-geprägten Haldenwässern liege die Herausforderung darin, dass es sich bei diesen meist um konzentrierte Salzlösungen handelt, in denen als Kationen vornehmlich Kalium, Magnesium und Natrium, und als Anionen Chlorid und Sulfat vorliegen. Trennung der Salze müsse durch eine Kombination aus mehreren Verfahrensschritten erfolgen, um ausreichende Reinheiten und Qualitäten zu erzielen.
Forschungsansätz scheiterten
bislang am hohen Aufwand
Bislang betrachtete Forschungsansätze scheiterten laut K+S in der Umsetzung aufgrund des hohen technologischen und energetischen Aufwands. Ein wichtiger Projektmeilenstein sei bereits erreicht worden: Es konnte gezeigt werden, dass eine Trennung von ein- und zweiwertigen Ionen zu einem NaCl/KCl-reichen Permeat und einem sulfatreichen Konzentrat mittels Nanofiltration auch bei diesen extrem hohen Konzentrationen möglich ist. Weiterhin sei es mit Hilfe der Vorwärtsosmose gelungen, diese Teilströme weiter bis zur Sättigungsgrenze bzw. Kristallbildung aufzukonzentrieren. Aus diesem modularen Ansatz sei ein Pilotanlagenkonzept entwickelt worden, welches im kleintechnischen Maßstab von der TH Köln umgesetzt werde.
In den nun folgenden Untersuchungsreihen würden im Dauerbetrieb mit der Pilotanlage weitere Betriebserfahrungen gesammelt und notwendige Prozessparameter bestimmt. Insbesondere die Kristallisation der Salze stelle eine hohe technische Herausforderung dar. Im Projektverlauf zeigte sich den Angaben zufolge, dass für einen sicheren Betrieb einer entsprechenden Großanlage weitere Untersuchungen des Haldenwassers notwendig seien, denn die Haldenwässer könnten sich je nach Herkunft erheblich unterscheiden.
Monitoring der Zusammensetzung
und der Volumenströme
des Haldenwassers vorgesehen
Deshalb sei nun ein Monitoring der Zusammensetzung und der einzelnen Volumenströme des Haldenwassers vorgesehen. Um die Membrandurchlässigkeit nicht zu beeinträchtigen, müssten Spurenbestandteile wie organische Verbindungen (TOC) vorher möglichst vollständig entfernt werden: Deshalb werde in Analytik- und Forschungszentrum (AFZ) von K+S eine geeignete Vorreinigungsstufe zur TOC-Reduktion untersucht. Danach werden laut K+S Versuchsreihen mit aufgereinigtem Haldenwasser im Technikum der TH Köln den Erfolg dieser Vorbehandlung durch entsprechende Membranversuche belegen müssen, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beurteilen zu können. Erste Screeningversuche im AFZ hätten gute Abreicherungsergebnisse bei der Behandlung mit Aktivkohle ergeben.
Neben K+S und den Hochschulen TH Köln und RWTH Aachen sind das TZW: DVGW-Technologiezentrum Wasser, das Analytische Forschungsinstitut für Non-Target Screening (AFIN-TS), die BWS Anlagenbau & Service GmbH, die Covestro Deutschland AG sowie Evonik Industries als Projektpartner beteiligt. RIKovery wird den Angaben zufolge vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme „Wassertechnologien: Wiederverwendung (WavE II)“ des Bundesprogramms „Wasser: N“ gefördert und ist Teil der BMBF-Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit (FONA)“.
