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ePaper created 2017-03-14, 09:55:24 | version 1.49.03
UMWELT UND ENERGIE Abwasser- behandlung Wasser- rück- führung Circular Economy Metall- rück- gewin- nung Energie- rückgewinnung 1 2 Elektrische Energie Wasserstoff- verwertung Chemisch Nickel Vor- behandlung Elektro- oxidation Elektro- koagulation Entsalzung Reines Wasser Electro- winning Ni-freier Schlamm Nickel ELEKTROCHEMISCHE AUFBEREITUNG VON PROZESSWÄSSERN IN DER GALVANIK Ma x imilian Kot zur Ausgangssituation Die metallbearbeitende und -verarbeitende Industrie hat in Deutschland und Europa eine große volkswirtschaftliche Be- deutung. Innerhalb dieses Industriesektors nimmt die Galvanik eine Schlüsselrolle [1] ein. Diesen Status zu halten, geht mit einem signiikanten Ressourcenverbrauch bei gleichzeitiger Pro- duktion großer Mengen an Abwasser und Abfall einher. Alleine in Europa verbraucht die oberlächenbehandelnde Industrie mehr als 100 Millionen Kubikmeter Frischwasser und produ- ziert dabei mehr als 300 000 Tonnen toxischer Abfälle [2]. Daraus ergeben sich für die Galvanik klare ökonomische und ökologische Ziele [1]: Einsparung von Chemikalien Abwasserarme Betriebsweise Vollständige Rückführung von Wertstoffen in den Produktionsprozess Minimierung des Energieverbrauchs Reduzierung der Entsorgungskosten bzw. Vermeidung von Abfällen zur Erhöhung der Produktionsefizienz Konzept ECOWAMA Das von der EU geförderte Projekt ECOWAMA greift diese Ziele auf und verbindet eine energie- und kostenefiziente Ab- wasseraufbereitung mit der Rückgewinnung von Wertstoffen (Metall) sowie der Rückführung des aufbereiteten Prozess- wassers in den laufenden Galvanik-Betrieb. Dieser »Closed- Loop«-Ansatz, der über den an vielen Galvanik-Standorten praktizierten Stand der Technik hinausgeht, unterstützt damit neben der Ressourcenefizienz auch die Anstrengungen der Europäischen Union hin zur Kreislaufwirtschaft (Circular Eco- nomy, Abb. 1). ECOWAMA-Pilotanlage Den Kern der im Projekt realisierten Pilotanlage bilden die auf elektrochemischen und -physikalischen Prinzipien basierenden Prozesse Elektrooxidation und Elektrokoagulation sowie ein neuartiges thermisches Multi-Stage-Humidiication- Dehumidiication-Verfahren. Diese werden zur Oxidation und Fällung der entsorgungsrelevanten Komponenten sowie zur Entsalzung eingesetzt (Abb. 2). Ergänzt werden diese Pro- zessschritte durch eine elektrolytische Nickelrückgewinnung (Electrowinning) und eine Vorreinigung des Prozesswassers mittels gepulster elektrischer Felder zur Entfernung von Fetten und Ölen. Erstmalig wurde im Rahmen von ECOWAMA ge- zeigt, dass Wasserstoff, der während der elektrochemischen Prozesswasserbehandlung als Nebenprodukt entsteht, über eine entsprechende Gasreinigungsstufe einer Brennstoffzelle zugeführt und in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Demonstration Demonstriert wurde die ECOWAMA-Anlage in einem Betrieb für Kunststoff-Galvanik. Dort wird die stromlose, chemische Vernickelung von Kunststoffteilen angewandt. Diese Nickel- Phosphor-Schichten zeichnen sich durch hohe Korrosions- beständigkeit und sehr gute Abnutzungs- und Härteeigen- schaften aus und können vor allem auch für geometrisch sehr anspruchsvolle Teile herangezogen werden. Hauptanwendung inden die Schichten im Automobil-, Telekommunikations- und Kunststoffsektor sowie in der chemischen Industrie [1]. Dabei stellt jedoch die Aufbereitung der erschöpften Che- misch-Nickel-Bäder und deren Spülwässer wegen der Bildung unerwünschter Nebenprodukte eine große Herausforderung 9 6