Je leest:

Supermembraan bespaart bedrijven energie

Supermembraan bespaart bedrijven energie

Auteur: | 17 september 2012

Met het nieuwe Hybsi-membraan kunnen chemische bedrijven gemakkelijk vloeistoffen scheiden. Het membraan gebruikt tot 30% minder energie dan traditionele vloeistofscheiding met destillatie. Dat scheelt chemiebedrijven enorm op hun energierekening. De kostprijs van een liter bio-ethanol zou met drie cent per liter omlaag kunnen. Met wat voor supermembraan hebben we hier te maken?

Vloeistoffen scheiden is dagelijks werk in de chemiesector. Het gebeurt met tientallen tonnen per uur. Bij traditionele destillatie moet de te scheiden vloeistof eerst worden opgewarmd tot het kookpunt. Om al die vloeistoffen te verhitten werd tot nu toe altijd veel energie gebruikt. Het nieuwe membraan maakt deze energievretende stap overbodig. Door het verhogen van de druk wordt in het membraan de te scheiden stof langzaam naar buiten gedrukt.

ECN werkt al jaren met de Universiteiten van Twente en Amsterdam aan de ontwikkeling van een Nederlands ‘supermembraan’ dat vloeistoffen scheidt zonder verhitting. De oplossing is een nieuwe industriële zeef met membraantechnologie die gebruik maakt van pervaporatie. Universiteiten, grote bedrijven en de overheid werken al jaren aan dit project en nu is het er: een werkend Hybsi-membraan. Het industriële scheidingsfilter werkt perfect, ook in zware chemische omstandigheden met temperaturen boven de 100 graden en een hoge zuurgraad. De keuze voor een membraan van keramiek en polymeren leidt tot een stabiel werkend pervaporatiemembraan, zo blijkt uit testrapporten. Er hoeft slechts een klein gedeelte van de vloeistof nog maar één keer te worden ‘verdampt’, echter zonder langdurige verhitting.

Pervaporatie

Destillatie en pervaporatie zijn methoden om vloeistoffen scheiden. Je kunt er bijvoorbeeld water mee uit een organische oplosmiddel filteren. Met pervaporatie in een Hybsi-membraan is selectieve verdamping mogelijk. Daarbij wordt één van de stoffen onder lage druk door een membraan (een soort filter) geperst. Aan één zijde is het mengsel vloeibaar, de ‘zuivere component’ aan de andere kant is dampvormig.

Tijdens de productie van bioethanol wordt een nog gemengde hoofdstroom met vloeistoffen (feed) gesplitst in twee stoffen; zuivere bio-ethanol en water, een reststroom.
ECN/HybSi

Eerdere pervaporatiemembranen waren niet of nauwelijks bestand tegen zware procesomstandigheden in de chemische industrie. Daar heersen hoge temperaturen, er vloeien grote watermassa’s doorheen, leidingen en systemen worden aangevreten door zure verontreinigingen en sterke oplosmiddelen. Het HybSi®-membraan kan daar allemaal prima tegen.

Aan de tand voelen

De membranen zijn inzetbaar tot 190◦C bij een zuurgraad tussen 2 en 8 pH, en bij gebruik van zeer sterke oplosmiddelen, zoals N-methyl-2-pyrrolidone. Ook kan het membraan grote hoeveelheden water verwerken. Het membraan is onder diverse omstandigheden getest om het industriële scheidingsfilter goed onderbouwd te kunnen presenteren aan het bedrijfsleven. De meeste metingen hebben langer dan een jaar geduurd. In deze tests blijkt het nieuwe membraan uitstekend te werken. Het filter kan nu aan het werk in meerdere processen; ontwateren, het scheiden van methanol en nanofiltratie. Nu moeten fabrikanten in de chemie nog overtuigd worden van de energiebesparing.

De te verwijderen stof verdwijnt in de dampfase via het membraan naar een andere ruimte. Pervaporatie is veel energiezuiniger dan destillatie omdat de feed, het vloeistoffenmengsel, niet langer verhit hoeft te worden.
Biorights

In één test heeft het membraan 1000 dagen zonder waarneembare haperingen gefunctioneerd. Deze metingen waren volcontinu: 24 uur x 7 dagen per week, maanden lang. De testresultaten zijn gepubliceerd in het Journal of Membrane Sciences. Voor veeleisende scheidingsprocessen kunnen specifieke membranen worden aan gemaakt.

Artistieke weergave van een scheiding van vloeistoffen
ECN

Marktintroductie

ECN heeft twee kanalen gekozen om het membraan te introduceren in de chemische markt. Het bedrijf verstrekte twee licenties, een aan het Nederlandse Pervatech en de andere aan de Franse marktleider voor de fabricage van keramische membranen Céramiques Techniques et Industrielles. Zij kunnen het membraan gaan produceren.

Jaap Vente, Technology Transfer Mananger van ECN: “HybSi® is een hele familie aan membranen voor meerdere toepassingen. Door de samenstelling van het membraan te variëren kunnen we de selectiviteit omdraaien. Bij het scheiden van water van butanol kunnen we kijken wat het makkelijkst verdampt; water of butanol. We hebben in de markt wel wat concurrentie maar de huidige zeoliet-A membranen en polymeren zijn niet bestand tegen een hoge zuurstabiliteit en bijtende oplosmiddelen. Nu gaan we vraag kweken bij Nederlandse bedrijven. We zoeken bedrijven om in de dagelijkse praktijk tot energiebesparingen en betere resultaten te komen.”

De ontwikkeling van het HybSi®-membraan maakt onderdeel uit van het programma Energie Efficiency in de Industrie van ECN.

Zie ook:

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 17 september 2012
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.