Motek/Bondexpo 2021

•••6••• Innovationen EWA – Effiziente Wasseraufbereitung Programm fördert Innovationsfähigkeit im Bereich der effizienten Wasseraufbereitung I m KMU-akut Programm „Effizien- te Wasseraufbereitung” – kurz EWA – bündeln die Fraunhofer- Institute IFAM und ISC gezielt ihre Expertise für die Bereiche elek- trochemische Prozesstechnik, Partikeltechnologie und Material- analytik. Gemeinsam mit und für Industriepartner arbeiten sie in vier Themenfeldern an einer effizienten Aufbereitung der wichtigen Res- source Wasser. Interessierte Unter- nehmen können in einem kostenlo- sen Online- Industrieworkshop am 4. November 2021 zu den Themen Batterierecycling, Lithiumgewin- nung, alternative Klärprozesse und Meerwasserentsalzung für grünen Wasserstoff mehr erfahren. Viele Verfahren greifen auf die Res- source Wasser zurück – als Roh- stoff für die Produktion ebensowie als Transport-, Löse- oder Trennmit- tel für industrielle Prozesse. Um die wertvolle Ressource Wasser so nachhaltig wie möglich zu nutzen und Trinkwasserreserven zu scho- nen, werden im KMU-akut Projekt EWA verschiedenewasserbasieren- de Prozesse untersucht und Lösun- gen für eine effektiveWasseraufbe- reitung erarbeitet. Die im Projekt federführenden Fraunhofer-Insti- tute für Fertigungstechnik und An- gewandte Materialforschung IFAM und für Silicatforschung ISC verfü- gen über eine breite Materialbasis und technologisches Know-how für verschiedene innovative adsorpti- ve, physikalische und elektrochemi- sche Trennverfahren. Gemeinsam mit Industriepartnern sollen diese für den Fortschritt in der Wasser- aufbereitung eingesetzt werden. KMU-spezifische Fragestellungen zur effizienten Wasseraufberei- tung im Fokus Die klassische, kommerzielle Pro- zesswasseraufbereitung ist für viele kleine und mittlere Unterneh- men entweder überdimensioniert, zu spezifisch, zu kostspielig oder einfach ungeeignet. Im Rahmen des Projekts EWA soll diese Lücke geschlossen und Lösungsansätze entwickelt werden, die durch ihre Flexibilität, Skalierbarkeit und einen vergleichsweise geringen Kosten- aufwand die Bedürfnisse potenziel- ler Unternehmenspartner erfüllen. Entsprechend sollen gezielt zahlrei- che, akute Fragestellungen aus der Industrie gelöst werden. Gemein- sam mit den drei weiteren Fraun- hofer-Instituten IKTS, ISE und IGB sowie derzeitig fünf Industriepart- nern werden die Themenbereiche Batterierecycling, Lithiumgewin- nung, Alginit in Klärprozessen und Meerwasserentsalzung für die Leit- märkte Energiewirtschaft, Chemi- sche Industrie, Gesundheitswirtschaft sowie An- lagen- und Maschinenbau in Mach- barkeitsstudien und Validierungs- projekten adressiert. Einen guten Überblick für die Arbeitsweise der EWA-Projektpartner vermittelt zum Beispiel das Teilprojekt zur effizien- ten und nachhaltigen Aufbereitung von Prozesswasser aus Lithium-Io- nen-Batterie-Recyclinganlagen. Effiziente und nachhaltige Aufbe- reitung von Prozesswasser aus Lithium-Ionen-Batterie-Recycling- anlagen Mit der steigenden Anzahl von Elektrofahrzeugen fallen in der Folge mehr verbrauchte Trakti- onsbatterien an. Bei der ressour- censchonenden und effizienten Rückgewinnung von Batteriema- terialien spielen das direkte Recy- cling und der Umgang mit Wasser für die Nachhaltigkeit dieser Tech- nologie eine entsprechend große Rolle. „Wertvolle Batteriemateri- alien möglichst effizient zurück- zugewinnen und Prozesswasser so zu reinigen, dass es im Kreislauf geführt werden kann, ist das Ziel im EWA-Projekt. Im Anschluss liegen die Materialien im Idealfall sorten- rein vor und können direkt wieder zu neuen Batterien verarbeitet wer- den”, erklärtMichael Hofmann vom Fraunhofer ISC und Leiter des EWA- Teilprojekts Batterierecycling das Vorhaben. Ausgangspunkt für die Projektar- beit ist das Verfahren der elektro- hydraulischen Zerkleinerung – eine Entwicklung des Projektpartners Impulstec – womit die Batterien in einzelneMaterialfraktionen zerlegt werden können. „In dem wasser- basierten Prozess entstehen grobe und feineMaterialfraktionen sowie Stoffe, die in Lösung gehen. Um die wertvollen Batteriematerialien möglichst vollständig und getrennt abzuscheiden und das Prozesswas- ser von störenden Verunreinigun- gen zu befreien, waren wir auf der Suche nach geeigneten Aufberei- tungsverfahren”, berichtet Robert Jüttner vom Recyclingspezialisten MAB Recycling. „Das EWA-Projekt kam da wie gerufen, um uns mit kompetenten Forschungspartnern und Technologieanbietern an einen Tisch zu setzen und gemeinsam an der Entwicklung einer effizienten Prozesswasserreinigung zu arbei- ten”, ergänzt Jüttner. Die Prozess- chemie beim Batterierecycling ist anspruchsvoll. Der Recyclingspezi- alist liefert als Rohmaterial das Pro- zesswasser und erhält imGegenzug Analysenergebnisse und wichtiges Know-how, um die eigene Wasser- aufbereitung voranzubringen. Mit den EWA-Partnern die Ergebnisse zu diskutieren und eine breite Wis- sens- und Erfahrungsbasis für die unterschiedlichen technischen As- pekte zur Verfügung zu haben, das sei einer der wesentlichen Vorteile bei EWA. „Das KMU akut-Projekt spart uns Zeit und Wege. Mit den Ergebnissen aus EWA haben wir schneller eine fundierte Basis für die Beurteilung der Wirtschaftlich- keit und die nötigen Informationen für die anlagentechnische Umset- zung”, ist Jüttner überzeugt. Der dritte Industriepartner im Pro- jekt ist die Firma CEPA, ein Herstel- ler von Industriezentrifugen. Das Unternehmen arbeitet schon seit geraumer Zeit gemeinsam mit der Fraunhofer-Gesellschaft in verschie- denen Forschungsprojekten an der Weiterentwicklung der Zentrifugen- technologie für anspruchsvolle An- wendungen. „Viele unserer Kunden habenwasserbasierte Prozesse und der verantwortungsvolle Umgang mit der Ressource Wasser wird im- mer wichtiger”, erklärt Felix Seiser, Projektleiter bei CEPA. Gemeinsa- mes Ziel sei es, die Prozesswasser- menge zu reduzieren und soweit wie möglich im Kreislauf zu führen. Die Aufgabe ist anspruchsvoll, denn gerade bei der zentrifugengestütz- ten Auftrennung der unterschiedli- chen Materialfraktionen erfordert der Prozess relativ geringe Konzen- trationen, d. h. eine große Wasser- menge. „Als Maschinenbauer mit der Expertise Feststoffseparation profitieren wir von dem Austausch mit den Forschungsinstituten und von den direkten Analysemög- lichkeiten im Projekt. Was bisher vielleicht nur im Labormaßstab ge- testet wurde, kann jetzt mit dem vereinten Wissensschatz in einen größeren Prozessmaßstab über- führt werden. AufWorkshop-Ebene mit allen Projektpartnern werden übergreifende Themen adressiert, bei regelmäßen Treffen auf Teilpro- jektebene lassen sich spezifische Fragestellung detaillierter bearbei- ten. Damit schafft EWA einen guten Ausgangspunkt für uns und unser Ziel, Prozesswasser bei der Materi- altrennung zu reduzieren und mit unserer Zentrifugentechnologie ein leistungsfähiges Verfahren zur Pro- zesswasseraufbereitung zu entwi- ckeln”, beschreibt Seiser den Mehr- wert der Zusammenarbeit. Weitere EWA-Teilprojekte adressie- ren Wassernutzung und -reinigung bei der Lithiumgewinnung, Klär- prozessen und Meerwasserentsal- zung Lithiumgewinnung durch elektro- chemisches „Ion Pumping” Die Lithium-Ionen-Batterie stellt die derzeit verbreitetste elektrische Speichertechnologie dar. Kompakter Zn-Ionen-Stack zur Meerwasserentsalzung mit gepumpten Elektrolyten. Foto: Fraunhofer IFAM Batterierecycling – aufgetrennte Materialfraktionen aus der elektrohydraulischen Zerkleinerung. Foto: Fraunhofer ISC Fortsetzung auf Seite 9