Energie- und ressourcenschonende Abscheidung von unerwünschten Partikeln/Aerosolen aus Luftströmen

Dieses Abscheideverfahren macht sich das Prinzip der heterogenen Kondensation zu nutze; kommt also ohne mechanische Filtermedien aus. Es handelt sich um einen enorm energieeffizienten Luftreinigungsprozess, der sich auch zur Abscheidung ultrafeiner und klebriger Aerosole eignet und darüberhinaus in ariden Gebieten zur Wassergewinnung genutzt werden kann.

Gängige Verfahren zur Abscheidung von Partikeln bzw. Aerosolen nutzen Filtersysteme, Trägheitsabscheider und Venturiwäscher oder arbeiten elektrostatisch, indem Aero­sole aufgeladen und mittels elektrischer Felder aus­geschleust werden.

Alle diese Verfahren haben jeweils spezifische Nachteile. Sei es, dass Filter kontinuierlich gereinigt bzw. ausgetauscht werden müssen, dass die Verfahren energetisch sehr ungünstig sind, dass hohe Investitionen getätigt werden müssen oder dass diese Verfahren prinzipiell nicht geeignet sind – wie z. B. im Falle von klebenden Aerosolen.

An der Universität Stuttgart konnte nun ein Anlagenkon­zept für ein neues Abscheideverfahren entwickelt werden, welches die o. g. Nachteile vermeidet und insbesondere eine bessere Energieeffizienz gegenüber den üblicher­weise eingesetzten Verfahren aufweist. Die innovative Methode nutzt in Teilen die sogenannte heterogene Kon­densation. Hierbei kondensiert Wasser auf die Partikel, wodurch deren Größe vervielfacht wird. Dieser Prozess findet statt, wenn der feuchte Luftstrom übersättigt ist. Die Übersättigung wird erreicht, indem in einer Düse aufgrund der Massenerhaltung eine Luftströmung beschleunigt wird und dadurch der Druck abgesenkt wird. Sollte der Luft­strom nicht ausreichend feucht sein, kann alternativ Was­ser zugeführt werden.
Die so entstandenen Wassertropfen, in denen die Aeroso­le beinhaltet sind, werden aufgrund des Dipol-Moments von H₂O in einem inhomogenen elektrischen Feld gezielt abgelenkt, gesammelt und aus dem Luftstrom abgeschie­den. Da Wasser trotz seiner partiellen Ladungs­ver­schiebung elektrisch neutral ist, kommt es bei diesem Prozess quasi zu keinen Entladungen, wodurch der Ener­gieaufwand zur Aufrechterhaltung eines elektrischen Feldes als vernachlässigbar angesehen wird. Der be­schriebene energieeffiziente Luftreinigungsprozess kann auch mehrfach wiederholt durchgeführt werden.
Anschließend wird in einem nachgeschalteten Diffusor bei geringem Strömungswiderstand der Druck des gerei­nigten Gasstroms erhöht und die Geschwindigkeit abge­senkt. Dadurch ist ein geringerer Druckabfall zu kompen­sieren, wodurch das Verfahren sehr energieeffizient ist.

• Energieeffiziente Aerosolabscheidung
• Abscheidung von klebrigen Aerosolen (z. B. in Biomasse-Rauchgas)
• Erfassung ultrafeiner Aerosole
• Keine mechanischen Filtersysteme erforderlich
• In ariden Gebieten könnte das Verfahren auch zur Wassergewinnung eingesetzt werden

Alle technischen Prozesse, bei denen idealerweise feuch­te, mit unerwünschten Partikeln beladene Abluft anfällt, bspw. in Kraftwerken oder sonstigen Verbren­nungs­prozessen. Die Partikel können bspw. auch in Form fester Aerosole vorliegen.
Als besonders geeignet wird die Anwendung in Bio­massekraftwerken angesehen, da Biomasse grundsätz­lich einen Wassergehalt aufweist, also das für das inno­vative Verfahren erforderliche Wasser mitführt. Im Falle einer Verschärfung der gesetzlichen Auflagen zur Reini­gung solcher Rauchgase könnte das Verfahren auch als Ersatz oder Nachrüstung zu den vorhandenen Partikelfil­tern eingesetzt werden.