Abfallsäuren in den Prozesskreislauf zurückführen

Säuren sind neben Erdöl-Folgeprodukten die wichtigsten Gebrauchsgüter der produzierenden Industrie. Unverzichtbar sind sie unter anderem in metallverarbeitenden Betrieben, wo sie in Beizen die Oberflächenqualität und Haltbarkeit von Metallprodukten gewährleisten. Allein in Deutschland wurden 2023 2,83 Millionen t Schwefelsäure und 1,53 Millionen t Salzsäure produziert – das entspricht gut 34 kg pro Kopf.

„Eine enorme Menge, die hohe Folgekosten durch die anfallenden Abfallströme mit sich bringt“, weiß Lukas Rüller vom Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT. Nach Gebrauch gelten die Säuren nämlich als belasteter Sonderabfall: Sie müssen neutralisiert und entsorgt werden, wodurch Schlämme und gefährliche Abfälle entstehen. Gleichzeitig gehen wertvolle Metalle oder Seltene Erden verloren – und damit wichtige Rohstoffe für die Industrie.

Abfallsäuren und Wertstoffe gezielt abtrennen

Fraunhofer UMSICHT möchte die sogenannten Abfallsäuren wieder in den Prozesskreislauf zurückzuführen und Wertstoffe gezielt abtrennen. Im Rahmen des Projekts „SäureWert“ entwickelt das Oberhausener Forschungsinstitut gemeinsam mit dem Projektpartner FNE ein kontinuierlich betriebenes Verfahren aus Nanofiltration und nachfolgender Konzentratbehandlung.

Zum Einsatz kommen dabei neuartige, besonders säurebeständige Membranen, die auch extremen Prozessbedingungen – pH-Wert, Temperatur, Druck – standhalten. Die Abfallsäuren werden mit speziellen Filtern so gereinigt, dass die gelösten Wertstoffe auf der Membranseite zurückbleiben. Durch eine kontrollierte Verteilzeit der Lösung in der Membrananlage wird verhindert, dass sich Kristalle in der Membran bilden. Verblockungen und somit Stillstandzeiten werden vermieden.

Gewinn für Umwelt und Unternehmen

Das Ergebnis sind zum einen wiederverwendbare Säuren und zum anderen über weitere Prozessstufen wie Kristallisation oder Fällung abgetrennte Rohstoffe. Lukas Rüller sagt: „Wenn Säuren und Metalle im Kreislauf bleiben, gewinnen Unternehmen und Umwelt gleichermaßen. Und wir machen einen wichtigen Schritt hin zu einer echten Kreislaufwirtschaft.“

Das Vorhaben ist auf zwei Jahre ausgelegt. Zunächst testen die Forschenden geeignete Membranen und stellen die Prozessparameter ein. In einer zweiten Phase wird bei FNE in Freiberg eine Pilotanlage errichtet und im Betrieb getestet. Parallel führt das Projektteam Gespräche mit potenziellen Kunden, um weitere Anwendungsfälle zu identifizieren und Geschäftsmodelle zu entwickeln.