Behälter der Destillationsapparatur in der Universität Ulm (Foto: SWR, Martin Miecznik)

Apparat der Universität Ulm benötigt nur einen Arbeitsgang

Ulmer Destillationsverfahren soll Hälfte der Energie sparen

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Ulmer Forschende arbeiten derzeit an einer Anlage, die Flüssigkeiten in nur einem Arbeitsgang voneinander trennen kann. Damit ließe sich der Energieverbrauch halbieren.

Die Destillationsanlage der Superlative ist fast zehn Meter hoch und erstreckt sich über drei Etagen: Im neuen Technikum der Universität Ulm läuft die erste "Multiple Trennwandkolonne" der Welt in einer explosionsgeschützten Umgebung im Testbetrieb. Ehrgeiziges Ziel der Forschenden vom Institut für Chemieingenieurwesen - den Destillationsprozess, also die Trennung flüssiger Stoffe unter Hitze, zu revolutionieren und dabei Energie und Kosten zu sparen.

Der Destillationsapparatur in der Universität Ulm erstreckt sich über drei Stockwerke des Forschungsgebäudes (Foto: SWR, Martin Miecznik)
Ein Blick ins Innere der zehn Meter hohen Versuchsanlage, die sich über drei Stockwerke im neuen Technikum der Universität Ulm erstreckt. Martin Miecznik

Destillationsanlage reduziert Energieverbrauch um bis zu 50 Prozent

Denn Destillieren ist aufwändig und teuer: Die Destillation ist ein Kernprozess der chemischen Industrie, der laut Umweltforschungsplan des Fraunhofer Instituts etwa zehn Prozent des globalen Energieverbrauchs ausmacht. Denn bisher lässt sich immer nur ein Stoff durch Destillation von einem Gemisch trennen, für jeden weiteren Stoff muss neu destilliert werden, was Unmengen an Energie, Platz und Investitionskosten bedeutet. Der Strombedarf ließe sich möglicherweise um die Hälfte reduzieren, denn die komplexe Destillationsanlage der Ulmer Forschenden bewältigt ebenso viele chemische Trennprozesse wie drei übliche Destillationsanlagen in der Industrie. Und verbraucht dabei nur halb so viel Energie.

Zwei Forscherinnen vor der Destillationsapparatur in der Universität Ulm (Foto: SWR, Martin Miecznik)
Derzeit lernen die Ulmer Forschenden die Multiple Trennwandkolonne sicher zu bedienen, verschiedene Reinheitsgrade einzustellen und auf Störungen zu reagieren. Martin Miecznik

Im Versuchsgerät funktioniert das Trennen von Stoffgemischen bereits

Die Aussichten, dass das Forschungsziel erreicht wird, sind gut: Nach viereinhalb Jahren Forschungsarbeit sei die Umsetzung geglückt und die Machbarkeitsstudien seien sehr vielversprechend, so Professor Thomas Grützner vom Institut für Chemieingenieurwesen.

"Die Komplexität besteht darin, dass wir hier ganz viele Trennungen in einem Apparat machen, für die wir normalerweise mehrere Apparate haben, und das muss halt alles integriert werden (...)."

Eine Vielzahl von computergesteuerten Sensoren und Ventilen ist dabei im Einsatz, deren Justierung Teil der Forschung ist; unzählige Computersimulationen begleiteten den Prozess. Von einem zukünftigen Einsatz der "Multiplen Trennwandkolonne" würden Industrieunternehmen enorm profitieren: Die neuartige Destillationsanlage kann ein Gemisch in vier reine Komponenten trennen - im Vergleich zu bisher eingesetzten Verfahren sind die Investitionskosten nur etwa halb so hoch.

Computerarbeit mit der Destillationsapparatur in der Universität Ulm (Foto: SWR, Martin Miecznik)
Es wäre ein echter Durchbruch: Forschende an der Universität Ulm wollen mit ihrer Methode das Destillationsverfahren auf einen Arbeitsgang reduzieren. Das würde auf einen Schlag die Hälfte der benötigten Energie einsparen. Martin Miecznik

600.000 Euro hat der Bau der neuartigen Destillationsanlage gekostet, die Hälfte wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Außerdem unterstützte die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) das Projekt. Derzeit lernen die Ulmer Forschenden die Multiple Trennwandkolonne sicher zu bedienen, verschiedene Reinheitsgrade einzustellen und auf Störungen zu reagieren.

"Wir haben die erste Anlage weltweit hier im Labor stehen und wir wollen mit unserer Forschung dazu beitragen, zu verstehen, wie diese Anlagen funktionieren, und den robusten Betrieb zu erkennen und zu gewährleisten."

In fünf Jahren, schätzt Thomas Grützner, könnte das neue System stabil einsatzfähig sein.

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