Universiteit Twente

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