Water uit rookgassen kolencentrale energiezuinig terug te winnen
De rookgassen van een kolengestookte centrale kunnen nu op een
energiezuinige manier worden ontdaan van water. Het water is
vervolgens opnieuw te gebruiken voor de opwekking van elektriciteit.
Dat kan dankzij nieuwe polymeer membranen, ontwikkeld aan de
Universiteit Twente. De eerste duurtest van 5300 uur in een
elektriciteitscentrale laat veelbelovende resultaten zien. Ook bieden
polymeermembranen kansen voor het verwijderen van CO2 uit deze gassen,
schrijven de onderzoekers in de Journal of Membrane Science.
Elf procent waterdamp in de rookgassen mag weinig lijken, een 450
MegaWatt elektriciteitscentrale produceert per uur maar liefst 1,5
miljoen kubieke meter rookgas. Als deze gassen afkoelen vóórdat ze de
atmosfeer ingaan, dreigt de waterdamp te condenseren en ontstaan
waterdruppels die veel agressieve stoffen meedragen en tot corrosie
kunnen leiden. Om het water toch als damp de atmosfeer in te sturen,
worden de gassen op dit moment extra verwarmd. Daarbij gaat kostbaar
water verloren en bovendien kost dit energie. Door membranen te
gebruiken om het water uit het gas te halen, wordt de extra energie
die hiervoor nodig is bespaard. Bovendien is het afgevangen water
opnieuw te gebruiken. Op deze manier wordt dus indirect ook de
CO2-uitstoot gereduceerd, omdat er minder energie geproduceerd hoeft
te worden en er bij de productie van energie CO2 vrij komt.
Extreem doorlaatbaar voor water
De onderzoekers gebruiken voor dit proces holle vezel membranen:
poreuze buisjes waarop een dichte laag is aangebracht van het
selectieve membraan. Deze selectieve laag is extreem doorlaatbaar voor
water. Het binnenste van de membraanbuisjes wordt op vacuüm gehouden:
de waterdamp die door de laag komt, condenseert binnenin meteen en het
water kan vervolgens continu worden afgevoerd. Stikstof, waaruit 70%
van het rookgas bestaat, krijgt geen kans door deze laag te dringen:
de selectiviteit van de ontwikkelde membranen is erg hoog. De
combinatie van deze extreem hoge selectiviteit met een uitzonderlijk
hoge waterdoorlaatbaarheid is uniek. In de lange duurtest werd per
vierkante meter membraanoppervlak 0,2 tot 0,5 liter water per uur
geproduceerd.
Bestand tegen scherpe deeltjes
Als membraanmateriaal gebruiken de onderzoekers gesulfoneerd
poly(ether ether keton) (SPEEK), dat in een laag van slechts 1-2
micrometer dik op de poreuze buisjes wordt aangebracht. Dit materiaal
biedt niet alleen excellente permeatie- en scheidingseigenschappen,
het is ook mechanisch zeer sterk. Dat is belangrijk omdat rookgassen
allerlei agressieve bestanddelen bevatten, zoals bijvoorbeeld scherpe
gips- en asdeeltjes en zure componenten die de membraanlaag kunnen
beschadigen. Ook na 5300 uur `draaien' zijn nauwelijks beschadiging
geconstateerd en zijn de prestaties van de membranen nog steeds
extreem hoog.
Polymeermembranen bieden ook kansen om CO2 uit de rookgassen te
verwijderen. Met het oog daarop is recent een Europees project gestart
waarin de UT-onderzoekers ook participeren, onder meer samen met KEMA.
Elke membraanmodule (links) bestaat uit 19 holle vezelmembranen, in
totaal zijn 20 van deze modules opgenomen in het rookkanaal.
Een enkele vezel voorzien van een dunne laag SPEEK (links op
afbeelding) en een close-up van deze laag aangebracht op het poreuze
dragermateriaal (rechts).
Het onderzoek is verricht door de onderzoeksgroep Membrane Science &
Technology, onderdeel van het onderzoeksinstituut IMPACT van de UT,
dat duurzame energie als een van haar onderzoekszwaartepunten heeft
gekozen. De pilot in een centrale is uitgevoerd in samenwerking met
KEMA en Norit/X-Flow.
De publicatie `Flue gas dehydration using polymer membranes' van Hylke
Sybema, Kitty Nymeijer, Rob van Marwijk, Rob Heijboer, Jens Potreck en
Matthias Wessling is verschenen in de Journal of Membrane Science, een
uitgave van Elsevier.
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 4894244
Top
Laatst gewijzigd op 20-03-2008 09:58:20 door Webmaster
Universiteit Twente