Artikel Abluftreinigung mithilfe von Mikrowellen-basierter Technologie

Mikrowellenstrahlung ist seit den frühen 80er Jahren des vergangenen Jahrhunderts Bestandteil unseres Alltagslebens. Durch die kostengünstige Massenfertigung der Strahlungsquellen (Magnetrone) fanden Mikrowellenöfen zunächst Eingang in Großküchen und später in fast jeden Haushalt.

Es war ein langer Weg
Erste Versuche, die Vorteile des dielektrischen Erwärmens mit Mikrowellenstrahlung für die industrielle Anwendung nutzbar zu machen, begannen in den späten 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts in der kunststoffverarbeitenden Industrie. Durch den Einsatz der Mikrowellentechnik versprach man sich eine starke Reduzierung des benötigten Energie- und Zeitbedarfs beim Vulkanisieren, da hierbei Kunststoffe auf hohe Prozesstemperaturen gebracht werden müssen, was aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit der Werkstoffe mittels klassischer Heizverfahren relativ viel Zeit beansprucht.
Eine weitere Anwendung, deren Einsatz zum vergleichbaren Zeitpunkt begann und mittlerweile fest etabliert ist, stellt die Mikrowellen-Sintertechnologie dar. Daneben sind heute elektromagnetische Wechselfelder im Mikrowellenbereich bei der Gütertrocknung im Food- und Non-food-Bereich, bei der Plasmabeschichtung von Oberflächen und im zivilen wie auch militärischen Bereich der Telekommunikation weit verbreitet.
Die ersten Arbeiten, katalytisch aktive Materialien mithilfe von Mikrowellenstrahlung zu erwärmen, wurden von Wan und Mitarbeitern von der Queens Universität in Kingston, Ontario, Canada im Jahr 1982 beschrieben. Warum es so lange dauerte, diese Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis
umzusetzen, hängt damit zusammen, dass zunächst keine geeigneten Katalysatormaterialien, die mehrere notwendige Eigenschaften - langzeitstabil, vergiftungsresistent, katalytisch aktiv, mikrowellenaktiv - in sich vereinten, keine leistungsfähigen Magnetrone als Strahlungsquellen und das theoretische
Verständnis für die Wechselwirkung
von elektromagnetischen Wechselfeldern und Katalysatormaterialien, was eine Grundvoraussetzung für eine  Maschinenauslegung darstellt, vorhanden waren.

Besonders geeignet für schwankenden Schadstoffgehalt
Jetzt ist es gelungen, eine Mikrowellen-basierte Technologie für die Abgasreinigung zu entwickeln, die all diese Kenntnisse in sich vereint. Die Realisierung gelang mit einer Anlage zur katalytischen Nachverbrennung (KNV) von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs). Die Abluftreinigung organisch schwach beladener Schadstoffströme ist ein energieintensiver Prozess, der sich nur sehr schwer an schwankende Abgaskonzentrationen anpassen lässt. Mit Hilfe der Abluftreinigungsanlage Katasorb M
gelingt es, diesen Prozess schnell, energieeffizient und schwankungstolerant bezogen auf die Schadstoffkonzentrationen durchzuführen.
Aus der Kombination von Mikrowellentechnologie und dem besonderen Katalysatormaterial ergeben sich eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften und daraus resultierende
Anwendungsfelder für den Katasorb M. Die Anlage ist energieeffizienter als mit einer klassischen Technologie zu betreiben, da Wärmetransportverluste beim Aufheizen und Abkühlen minimiert werden und nur das Katalysatorbett erwärmt werden muss. Die Anlage kann deutlich schneller auf wechselnde Betriebszustände reagieren, d.h. beim schnellen Anstieg der Schadstoffkonzentration in der Abluft kann sie sofort zugeschaltet und nach Abreinigung unter die durch die TA Luft vorgegebenen Grenzwerte ohne Nachheizen abgeschaltet werden. Dies erspart in vielen Anwendungsfällen sowohl Investitions- als auch Betriebskosten, indem auf eine vorgeschaltete Adsorptions- bzw. Desorptionsstufe, die die zu reinigenden Schadstoffe aufkonzentriert, verzichtet werden kann und lange Vorheizzeiten zum Erreichen der Betriebstemperatur des Katalysators nicht notwendig sind.
Aufgrund dieser Eigenschaften ist die Abluftreinigungsanlage insbesondere für diskontinuierliche und kontinuierliche Prozesse, bei denen der Schadstoffgehalt stark schwankt, und/oder zum strikten Einhalten von Emissionsgrenzwerten im Havariefall geeignet. Sie ist modular aufgebaut und lässt sich den Anforderungen sehr gut anpassen.
Die Entwicklung dieser neuen Anlagentechnologie dient der Umsetzung des Prinzips innovative, ressourceneffiziente, emissionsarme Verfahren und Technologien zu entwickeln, die eine Verlagerung von Umweltbelastungen in andere Bereiche vermeiden.n

Entscheider-Facts
Für Anwender

Vorteile des Katasorb M im Überblick:

• schnelle Regelbarkeit und hohe Leistungsübertragung;
• sehr gute Temperaturkontrolle - nach Abschalten der Heizquelle kein „Nachheizen";
• sehr viel schneller betriebsbereiter Katalysator als beim konventionellen System (Aufheizzeit für einen 10-l-Katalysator 4 statt 60 min);
• speziell entwickelte nanoskalierte Katalysatormaterialien, die gleichzeitig mikrowellen- und katalytisch aktiv sind;
• sehr reaktiv gegenüber allen Arten von flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs);
• resistent gegenüber vielen Katalysatorgiften;
• hohe Thermostabilität;
• geringer Druckverlust;
• Energiebedarf rund 40% einer klassisch beheizten KNV-Anlage.

Achema 2012 Halle 9.2 - B84