Struktur des internationalen Projekts

Der strukturelle Aufbau des Kooperationsprojektes besteht aus drei Arbeitsbereichen, die sich gegenseitig unterstützen und untereinander vernetzt sind:

Arbeitsbereich 1: Geruchsmanagement und Analytik

In diesem Arbeitsbereich liegen die Schwerpunkte auf dem industriellen Geruchsmanagement bei Firmen vor-Ort sowie der Analytik basierend auf Sensorarrays (elektronische Nasen). Chemische Analyseverfahren werden zur Evaluierung der verschiedenen Trennverfahren sowie zur Identifikation von geruchsintensiven Stoffen entwickelt und eingesetzt.

Um den Erfolg technischer Maßnahmen zuverlässig beurteilen zu können, ist ein umfassendes analytisches Monitoring unverzichtbar. Ziel der chemischen Analytik ist es, die technische und ökologische Effizienz von Einrichtungen und Apparaturen zu evaluieren, welche die Abluft aus Industriebetrieben und Großküchen reinigen. Das Geruchsmanagementkonzept soll bei den industriellen Partnern des Projektes etabliert sowie dessen Anwendbarkeit auf Großküchen überprüft werden. Ein besonderer Schwerpunkt wird auf die Möglichkeiten der Übertragbarkeit des Konzeptes auf Anwendungsfälle in China gesetzt. Mit Hilfe der Informationen aus dem Anwenderhandbuch und der Datenbank, sowie anhand der Ergebnisse der verfahrenstechnischen Gruppen wird eine Vorauswahl geeigneter Verfahren bzw. Verfahrenskombinationen getroffen. Die Verfahren werden in den vorhandenen statischen und dynamischen Testsystemen erprobt. Hierbei lassen sich besonders neue Entwicklungen der verfahrenstechnischen Gruppen vor Ort an realer Abluft untersuchen.

Arbeitsbereich 2: Anwendung von Adsorptions- und Absorptionsverfahren

Adsorptionsverfahren mit unterschiedlichen Adsorbentien finden sowohl zur Abtrennung als auch zur katalytischen Umsetzung von geruchsbeladenen Abluftströmen Verwendung. Darüber hinaus sind intensive Untersuchungen zur absorptiven Abluftreinigung geplant.

In diesem Projekt sollen neue chemisch funktionalisierte Adsorbentien entwickelt werden, welche neben einer größeren adsorptiven Kapazität auch katalytische Fähigkeit besitzen. Nach dem ersten Schritt der Adsorption erfolgt die Elimination der adsorbierten Geruchstoffe im Anschluss daran durch katalytische Umsetzung zu umweltfreundlichen und gerucharmen Stoffen. Hauptanforderung an den Katalysator ist ein extrem breitbandiges Einsatzspektrum, da die Abluft aus Großküchen und Lebensmittel verarbeitenden Betrieben durch eine sich veränderliche chemische Zusammensetzung mit zum Teil hohen Spitzenkonzentrationen einzelner Komponenten gekennzeichnet ist. Weiterhin muss er auch bei hohen Wasserdampfgehalten eine hinreichende Stabilität und Umsetzungsgeschwindigkeit aufweisen, die möglichst bereits mit geringen Aktivierungsenergien initiiert werden können. Im Bereich der Absorptionsverfahren soll eine Geruchstoffelimination durch die Zugabe von Löslichkeitsvermittlern und Oxidationsmitteln zum wässrigen Waschmittel erreicht werden. Da Abströme aus der Lebensmittelverarbeitung oft einen hohen Anteil an schwefel-organischen Verbindungen haben, führt dies in Folge des anaeroben Abbaus zu Schwefelwasserstoff (H₂S) sowie schwefelorganischen Geruchsstoffen und daher zu erheblichen Geruchsbelästigungen sowie Korrosionsproblemen in den Anlagenteilen. Für diese Anwendung wird ein Aufbereitungsverfahren entwickelt und optimiert, bei dem das Biogas soweit aufbereitet wird, dass eine Nutzung als Treibstoff für Fahrzeuge oder eine Einspeisung in eine zentrale Gasversorgung erfolgen kann.

Arbeitsbereich 3: Sensortechnik und Automatisierung

Für die industrielle Anwendung müssen die entwickelten Trennverfahren in einen automatisierten Gesamtprozess integriert werden. Beispielhaft soll dies mit der Automatisierung einer Adsorberanlage für Großküchen realisiert werden. Nach der Bestimmung der Übertragungscharakteristik der Geruchssensoren besteht der nächste Schritt in der regelungstechnischen Analyse des Geruchadsorbers. Im Anschluss sollen die Übertragungsfunktionen für die Bindung der Gerüche sowie für den Regenerationszyklus ermittelt werden, wobei sowohl das kurzfristige als auch das langfristige Verhalten durch Alterung zu berücksichtigen ist. Mittels Computersimulationen gilt es verschiedene Modelle gegenüber zu stellen und zu beurteilen. Auf Basis des ausgewählten Modells erfolgt die Erstellung der Regelalgorithmen für beide Prozessschritte, die Untersuchung des Zusammenspiel zwischen Regler und realem Geruchsadsorber sowie die Optimierung des Gesamtsystems vor Ort. Mit neuen Messsystemen sollen die Reinigungsprozesse charakterisiert und Abscheidewirkungsgrade ermittelt werden. Diese Messsysteme müssen kontinuierlich online im Rohgasstrom und vor allem mit ausreichender Nachweisstärke im Reingasstrom betrieben werden können. So lässt sich die Effizienz von Reinigungsprozessen kontinuierlich ermitteln, und die Daten können zur Regelung des Gesamtprozesses herangezogen werden. Die Optimierung des Messsystems an den Prozess erfolgt durch Entwicklung und Auswahl geeigneter Sensoren und gegebenenfalls durch Kombination mit Anreicherungsmodulen. Dies wird durch die enge Kooperation mit der Analytik unterstützt.

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