SHyRE - Schwefelsäure- und Wasserstoffproduktion für die Elektronikindustrie durch innovatives Recycling

Ausgangssituation, Inhalte, Ziele und erwartete Ergebnisse

Schwefelsäure findet hauptsächlich Verwendung in der Synthese von Düngemitteln. Darüber hinaus ist sie eine wesentliche Grundchemikalie in Spezialprozessen der organisch-chemischen, petrochemischen und metallurgischen Industrie sowie in der Herstellung von Halbleitern und Pharmazeutika. Die insbesondere für die genannten Spezialanwendungen erforderlichen Qualitätsanforderungen verursachen hohe Herstellungs- und Entsorgungskosten, da gegenwärtig wirtschaftliche Verfahren zum großtechnischen Recycling dieser Schwefelsäuren nicht zur Verfügung stehen. Um dieser Problematik entgegenzuwirken ist es das Ziel dieses Projektes einen innovativen Prozess zum Schwefelsäure-Recycling zu entwickeln.

Hierbei kombiniert das SHyRE - Verfahren eine stickstoffreduzierte Säurezersetzung mit einer elektrochemischen Zelle zur Säurewiederaufarbeitung. In der elektrochemischen Zelle werden Schwefelsäure als Hauptprodukt und das kohlenstofffreie ‚Ecofuel' Wasserstoff als Nebenprodukt erzeugt. Die Wasserstoffherstellung erfordert hierbei nur ein Drittel der Energie, die bei herkömmlichen Elektrolyseverfahren benötigt wird. Mit Ausnahme eines Katalysators besteht die Zelle aus nicht-metallischen Komponenten und arbeitet bei niedrigen Betriebstemperaturen. Damit wird ein zentrales Problem konventioneller Verfahren umgangen, in denen Korrosionsprodukte, welche durch den Kontakt metallischer Oberflächen mit SO₂, SO₃ oder Schwefelsäure entstehen, Eingang in das Produkt finden.

Die Schwefelsäurezersetzung basiert auf einem Wasserstoffbrenner, der mit hohen Sauerstoffkonzentrationen betrieben wird. Durch die Entwicklung und Integration dieser neuartigen stickstoffreduzierten Säurezersetzung wird eine Prozessintensivierung erreicht, welche sowohl die Anlagengröße als auch den Energiebedarf von Ventilatoren und Kompressoren deutlich reduziert. Zusätzlich ermöglicht der produzierte Energieträger Wasserstoff eine CO₂-Reduktion bis hin zur CO₂-Neutralität des gesamten Verfahrens.

Die beiden Projektpartner, das Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Graz und die P&P Industries AG, konzentrieren sich auf die Evaluierung des Gesamtprozesses und die experimentelle Erprobung der beiden Kernkomponenten, der wasserstoffbasierten Schwefelsäurezersetzung und der Schwefelsäuresynthese in der elektrochemischen Zelle.
Die Kombination der beiden Verfahren ermöglicht ein innovatives und CO₂-neutrales Recycling von Schwefelsäure. Die damit verbundene Senkung des Energiebedarfs, der Anschaffungskosten und der Emissionen bildet die Grundlage für eine ökologische und ökonomische Kreislaufwirtschaft.

Projektleitung

Ass.Prof. Dr.techn. Merit Bodner - Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, Technische Universität Graz

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

P&P Industries AG

Technische Universität Graz
Institut für Chemische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik
Ass.Prof. Dr.techn. Merit Bodner
Inffeldgasse 25/C
A-8010 Graz
Tel.: +43 316 / 873 4977
E-Mail: merit.bodner@tugraz.at
Web: www.ceet.tugraz.at/fuelcells