Projekt 12510/01

Recycling von DIA-FIBRE zur Substitution von Asbest

Projektdurchführung

Magdeburger Energie-und Umwelttechnik(MEUT) GmbH
Schrotebogen 10
39126 Magdeburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Für die Substitution von Asbest in den Diaphragmen der Ausrüstungen zur Chloralkalielektrolyse bei der Chlorherstellung entwickelte die MEUT eine neue PTFE-Mikrofaser vom Typ DIA-FIBREâ. Aus Kostengründen und um eine Umweltbelastung bei der Entsorgung zu vermeiden, ist Ziel dieses Projektes verbrauchtes Diaphragma zu recyceln und dieses Material wieder in den Elektrolysezellen einzusetzen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen einer Kooperation mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Heraeus Elektrochemie GmbH bzw. DE NORA GmbH wurden folgende Teilschritte realisiert:

- Entwicklung geeigneter Verfahrensstufen zur Regenerierung verbrauchter DIA-FIBREâ-Diaphragmen;
- Entwicklung eines Verfahrens zum Einsatz von regeneriertem DIA-FIBREâ-Diaphragmamaterial in den Elektrolysezellen;
- Entwicklung modifizierter DIA-FIBREâ bei zu ermittelnden relevanten Verfahrensbedingungen;
- Einsatzerprobung regenerierter DIA-FIBREâ in Elektrolysezellen;
- Energetische Optimierung des Herstellungsverfahrens für die PTFE-Mikrofaser-Compounds und für DIA-FIBREâ;
- Ausrüstungsmäßige Ergänzung der großtechnischen Versuchsanlage zur energetischen Optimierung.


Ergebnisse und Diskussion

Mit dem Erkenntnisstand, der sich zum einen aus den Ergebnissen dieses Projektes und zum anderen aus den Resultaten, welche die DE NORA im Rahmen des BMBF-Förderprojektes Optimierung des Elektroenergieeinsatzes beim Diaphragmaverfahren der Chloralkalielektrolyse erreichte, zusammensetzt, konnten die Entwicklungsarbeiten zur Schaffung von asbestfreien Diaphragmen erfolgreich abgeschlossen werden. Für die neuentwickelte PTFE- Mikrofaser und das Verfahren zu ihrer Herstellung gelang es, in Deutschland, in Europa und in den USA Patente erteilt zu bekommen.
Wie die Patentanmeldung der BASF Verfahren zur Herstellung von Kompositfasern und Diaphragmen vom November 1997 zeigt, besitzt die Substitution des Asbest als Diaphragmamaterial weiterhin hohe Aktualität. Ausgehend von den Mängeln, die der Erzeugung der PTFE- Faser POLYRAMIXÒ bei der OxyTech Sytem, Inc., USA, anhaften, wird von der MEUT ein modifiziertes Herstellungsverfahren vorgeschlagen. Für das Produkt mit dem eingeschriebenen Namen DIA-FIBREÒ wurden in Bezug auf den Einsatz als Diaphragmamaterial die Ausgangssubstanzen, die Prozeßbedingungen, die Zusammensetzung sowie die Art und Weise der abschließenden mechanischen Bearbeitung optimiert. Die Entwick-lung geeigneter Verfahren zum Recyclen verbrauchter Diaphragmen zu Dichtungen einerseits und zur Herstellung von neuem DIA-FIBREÒ andererseits erlaubt, einen geschlossenen Stoffkreislauf zu gestalten. Das Abwasser, welches im Zusammenhang mit der chemischen Reinigungsstufe anfällt, läßt sich unter Nutzung vorhandener Prozeßwärme in deponierbare Feststoffgranulate überführen.
Mit der großtechnischen Versuchsanlage einschließlich der notwendigen Modifikationen ist es möglich, die für eine Markteinführung erforderliche Versuchsproduktmenge an DIA-FIBREÒ bereitzustellen. Im Zusammenhang mit dem Aufbau der Diaphragmen unter Nutzung von DIA-FIBREÒ wurden
- die erforderlichen Maßnahmen zur Vorbehandlung der Kathoden und ihrer Belegung mit einem geeigneten Hilfsgewebe ermittelt,
- die Zusammensetzung des Diaphragmierungsbades mit der Zielstellung, DIA-FIBREÒ und die PTFE- Stapelfaser SM1 möglichst homogen zu dispergieren, festgelegt,
- die optimalen Prozeßbedingungen für das Aufbringen der Diaphragmen, nachfolgendes Trocknen, Sintern und Nachhydrophilieren herausgearbeitet,
- das gesamte Diaphragmierungsverfahren so entwickelt, daß beim großtechnischen Prozeß im wesentlichen die beim Elektrolysebetreiber vorhandenen Ausrüstungen ausreichend sind.

Bei der Führung des Elektrolyseprozesses gelang es,
- eine gezielte Beeinflussung des Diffusionsverhaltens der Diaphragmen in der Elektrolysezelle zu ermöglichen,
- die Wiederinbetriebname der Elektrolysezelle nach produktions- oder havariebedingten Stillständen zu gewährleisten,
- analoge Prozeßparameter und Konzentrationen wie bei Verwendung von Asbestdiaphragmen reproduzierbar einzuhalten und
- Standzeiten für die DIA-FIBREÒ- Diaphragmen von nahezu drei Jahren zu erreichen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Kontaktadressen: Magdeburger Energie-und Umwelttechnik (MEUT) GmbH, Walther-Rathenau-Straße 57, 39104 Magdeburg, Tel: 0391/5616452; Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Institut für Apparate- und Umwelttechnik, 39106 Magdeburg, Tel: 0391/6712778.


Fazit

Beginnend ab Februar 1992 hat die MEUT als neu gegründetes kleines Ingenieur-Büro an dieser Werkstoff- und Verfahrensentwicklung gearbeitet. Mit 3 Förderprojekten (AZ 00265 Verfarensentwicklung PTFE-Mikrofaser mit Heraeus Elektrochemie Bitterfeld; AZ 07022 Dichtungen aus verbrauchten asbestfreien Diaphragmen; AZ 12510 Recycling von DIA-FIBREÒ zu hochwertigen Diaphragmen) hat die DBU maßgeblich den langen und schwierigen Entwicklungsweg begleitet. Insgesamt kann nunmehr auf der Grundlage des geschaffenen Entwicklungsstandes mit dem industriemäßigen Einsatz von DIA-FIBREÒ in der Chloralkalielektrolyse zur Substitution von Asbest begonnen werden. Die DE NORA Deutschland GmbH hat ein entsprechendes Konzept zur Durchführung eines ersten industriellen Großversuches erarbeitet. Es wurde von den zuständigen Konzerngremien in Mailand am 29.09.1999 bestätigt. Danach werden in der Chloralkalielektrolyse des polnischen Unternehmens Organica Zachem in Bydgoszcz drei Kathoden mit insgesamt 120 m2 aktiver Fläche für einen bis zu dreijährigem Elektrolyseeinsatz präpariert. Für diesen industriellen Großversuch stellt die MEUT GmbH auf der großtechnischen Versuchsanlage an der Uni Magdeburg bis Dezember 1999 2 000 kg DIA-FIBREÒ her. Die erfolgreiche Markteinführung des neuen und umweltfreundlichen Werkstoffes für die Chloralakalieelekrolyse ist von den Ergebnissen dieses Großversuches in Polen und folgenden Entscheidungen der Chemieunternehmen zur Chlorherstellung abhängig.