elements36 - Evonik

die Tatsache, dass Gasmoleküle unterschiedlich groß und unterschiedlich
gut im Polymer löslich sind.
Das gilt auch für die Aufbereitung von Biogas: Da CO 2 -
Moleküle kleiner sind als Methanmoleküle und sich zudem in
Polymeren besser lösen, können sie die Mikroporen der Membran
wesentlich schneller durchwandern. An der Hochdruckseite
der Membran sammelt sich somit das Methan an, während
Wasserdampf, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und der Großteil
des CO 2 das molekulare Sieb passieren. Da das methanreiche
Gas an der Hochdruckseite abgezogen wird, muss es für die Einspeisung
zudem nicht mehr eigens verdichtet werden.
Robust und selektiv:
Membranen aus Polyimid
Polyimide sind Hochleistungskunststoffe, die sehr druck- und
temperaturbeständig sind. Sie werden beispielsweise seit
Längerem erfolgreich für Filterschläuche in der Zementindustrie
eingesetzt mit dem Ziel, dort den Staub vom heißen Abgas
zu trennen.
Evonik hat in den vergangenen Jahren Membranen auf Basis
von Polyimiden entwickelt. Sie zeigen eine beständig hohe Selektivität
und sind insbesondere für die Trennung von CO 2 und
Methan geeignet. Im Gegensatz zu anderen Polymeren zeigen
Hohlfaserbündel
und Membranmodule
(links) von Evonik
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die hier eingesetzten Polyimide kaum Wechselwirkung mit Kohlendioxid,
das bei längerer Einwirkung bestimmte Kunststoffmembranen
plastifiziert und dabei deren Selektivität deutlich
senkt.
Polyimide entstehen durch Polymerisation von Carbonsäuredianhydrid
und Diaminen. Das Polymer wird durch den sogenannten
Phaseninversionsprozess zu feinen Fasern gesponnen.
Ein Lösemittel sorgt dafür, dass die Fasern beim Durchgang
durch die Spinndüse ausgehöhlt werden. So entstehen nach
Trocknung und Nachbehandlung dünne Hohlfasern mit einem
Außendurchmesser von wenigen 100 Mikrometern und einer
Membranwandung von weniger als 100 Mikrometer Stärke. Mehrere
1.000 dieser Hohlfasern werden gebündelt, die Enden in ein
Harz eingebettet und das Bündel wird schließlich in ein Metallrohr
eingeführt. Das fertige Modul kann nun mit einem Gasgemisch
unter Druck beaufschlagt werden.
Bisherige Erfahrungen zeigen: Polyimidmembrane zur
Gas trennung sind ein robustes und einfaches Instrument zur
Gasreinigung. Bei ihrem Einsatz in der Biogasaufbereitung
zeigen sie eine höhere Anlagenverfügbarkeit, geringeren Energiebedarf
und niedrigere Wartungskosten gegenüber alternativen
Ver fahren.
Allerdings haben bisher am Markt verfügbare Polyimidmembranen
den Nachteil, dass nennenswerte Mengen 333
elements36 Ausgabe 3|2011