Elektrochemia w koncernie Evonik

• Strona główna
• Artykuły
• Elektrochemia w koncernie Evonik

2024-09-20

Evonik obecnie rozszerza swoją działalność w dziedzinie elektrochemii. W ciągu najbliższych pięciu lat firma zainwestuje kilku milionów euro w swoją platformę procesów i produktów elektrochemicznych.

- Szacujemy, że elektrodializa może pomóc nam uczynić około 20% naszych procesów bardziej wydajnymi i przyjaznymi dla środowiska. Obejmuje to zmniejszone zużycie energii, zmniejszone wykorzystanie surowców, mniejszą emisję CO₂ i mniejszy wpływ na środowisko, na przykład przez ładunki soli. W zależności od cen surowców i energii elektrycznej odzyskiwanie surowców z ładunków soli ma sens finansowy. Sole powstają na przykład podczas regulacji pH, kluczowego etapu wielu procesów chemicznych. pH opisuje, jak kwaśny lub zasadowy jest roztwór i można je dostosować, dodając roztwory zasadowe lub kwas. Dzięki elektrodializie surowce, takie jak soda kaustyczna i kwas siarkowy, można teraz odzyskiwać z powstałych soli, takich jak siarczan sodu, nawet w bardzo rozcieńczonych roztworach. Wstępne szacunki oparte na analizach cyklu życia pokazują, że ślad węglowy sody kaustycznej odzyskanej w ten sposób jest o około dwie trzecie niższy niż w przypadku sody kaustycznej produkowanej konwencjonalnie. Dalszą znaczącą poprawę uzyskuje się dzięki wykorzystaniu zielonej energii elektrycznej do elektrodializy - komentuje Patrik Stenner, ekspert Evonik.

Inżynierowie Evonik posuwają się o krok dalej: w przyszłości chcą całkowicie uniknąć stosowania roztworów alkalicznych i kwasów do ustalania pH; zamiast tego zamierzają ustalać pH bezpośrednio za pomocą elektrodializy.

Elektrodializa jest stosowana w przemyśle spożywczym od około 20 lat w celu regulacji zawartości kwasu w sokach i winie. Jej sposób działania jest znany od dawna. Prąd elektryczny w ogniwie elektrolizerskim powoduje migrację jonów soli rozpuszczonych w wodzie. W przypadku siarczanu sodu na przykład dodatnio naładowany kation sodu migruje do ujemnie naładowanej katody. Ujemnie naładowany anion siarczanowy jest przyciągany do dodatnio naładowanej anody. Dzięki sekwencji bipolarnych membran jonowymiennych kationy i aniony można teraz oddzielić i zagęścić. Jednocześnie prąd elektryczny rozdziela wodę na protony (H+) i jony wodorotlenkowe (OH-), które następnie można również oddzielić za pomocą bipolarnej membrany jonowymiennej. W ten sposób siarczan sodu i woda mogą wytwarzać sodę kaustyczną i kwas siarkowy.

- Wyzwaniem dla nas jest realizacja elektrodializy na skalę przemysłową. Standardowy proces dla przemysłu chemicznego jest jeszcze bardzo odległy. Nie ma jeszcze gotowych zakładów. Technologia musi być dostosowana do każdego zastosowania i substancji, która ma zostać oddzielona. Innym wyzwaniem jest sama membrana i jej żywotność - wyjaśnia Patrik Stenner, inżynier procesowy, który jest liderem grupy w dziale technologii procesowych.

Eksperci ds. technologii procesowych Evonik pracują nad realizacją na skalę przemysłową i opracowują rozwiązania dla konkretnych procesów produkcyjnych. Oto przykład: Jeden z etapów procesu produkcji izoforonodiaminy, która jest stosowana w turbinach wiatrowych, generuje siarczan amonu. W przyszłości elektrodializa może być stosowana do odzyskiwania amoniaku i kwasu siarkowego. Wstępne próby w zakładzie pilotażowym już trwają i są obiecujące.

Innym przykładem jest produkcja krzemionki strącanej, która jest stosowana w energooszczędnych oponach. Niektóre kwasy i ługi zawierające sód oraz sole używane w tym procesie mogłyby być używane w cyklu zamkniętym z pomocą elektrodializy. Evonik bada, czy tę technologię można wykorzystać w zakładzie demonstracyjnym. Pozwoliłoby to na wygenerowanie danych potrzebnych do zwiększenia skali procesu w celu produkcji. Celem jest wielokrotne wykorzystanie surowców, które mają znaczący ślad węglowy, co pomogłoby klientom z branży oponiarskiej osiągnąć wskaźniki w zakresie zrównoważonego rozwoju.

Evonik połączył swoją wiedzę specjalistyczną z całej grupy w zakresie procesów elektrochemicznych w jedną platformę technologiczną. Oprócz elektrodializy naukowcy pracują na przykład nad produkcją kwasów karboksylowych z materiałów pochodzenia biologicznego. Opracowują również materiały w celu zwiększenia wydajności metod elektrochemicznych, takich jak elektroliza wody w celu produkcji zielonego wodoru.

elektrochemiaEvoniktechnologiabadania i rozwój