Abfallsole in Ressourcen verwandeln

Die Branche steht unter Druck, Prozessabwässer zu reduzieren, den Wasserverbrauch zu begrenzen und Abfall als Rohstoff neu zu betrachten.

Die elektrochemische Salzaufspaltung bietet eine Lösung für diese Herausforderung: Sie trennt die in verbrauchten Salzlösungen gelösten Salze auf und wandelt sie in Säuren, Basen und wiederverwendbares Wasser um, wodurch kreislauforientierte Produktionsmodelle ermöglicht werden.

Die Energiewende, die Wasserknappheit und die Ziele der Kreislaufwirtschaft haben den Fokus von Abwasser – das einst als Entsorgungskosten betrachtet wurde – auf Salzabwässer verlagert, die nun als verwertbare Ressourcenströme angesehen werden.

Für Industrieanlagen bedeutet dies, salzhaltiges Abwasser effizienter aufzubereiten, den Einsatz von Frischreagenzien zu reduzieren und die Umweltauswirkungen von Einleitungen zu begrenzen.

Bei der Salzspaltung, auch bekannt als Entsalzung oder elektrochemische Salzabscheidung, werden Salze mithilfe von Strom aus wässrigen Lösungen abgetrennt.

Das Ergebnis ist nicht nur saubereres Wasser: Durch den Prozess lassen sich auch Säuren und Basen regenerieren, die im Produktionskreislauf wiederverwendet werden können.

In einem geschlossenen Kreislaufsystem dienen verbrauchte Solelösungen als Ausgangsmaterial für die vor Ort stattfindende Herstellung wiederverwendbarer Säuren und Laugen. Dadurch lassen sich der Bedarf an Reagenzien und Wasser sowie die Notwendigkeit, große Mengen kontaminierten Abwassers zu entsorgen, drastisch reduzieren.

Der Nutzen der Salzspaltung liegt in der Kombination dreier Ergebnisse:

• Rückgewinnung von Säuren und Laugen aus verbrauchten Solelösungen, die andernfalls behandelt oder entsorgt werden müssten.

• Erzeugung von wiederverwendbarem Wasser, was zu einem geringeren Wasserverbrauch führt.

• Reduzierung von Abfall und Einleitungen durch die Umwandlung von Abfallsalzen in Rohstoffe für den Prozess.

Der Prozess basiert auf einer elektrochemischen Zelle, in der die Elektroden in eine Salzlösung eingetaucht sind.
Durch Anlegen eines elektrischen Stroms wird die Elektrolyse von Wasser ausgelöst: An der Anode entstehen Sauerstoff und Protonen, während an der Kathode Wasserstoff und Hydroxylionen gebildet werden.

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ (Anode)

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ (Kathode)

Gleichzeitig bewirkt das elektrische Feld, dass die Ionen zur Elektrode mit entgegengesetzter Ladung wandern: Die Anionen bewegen sich zur Anode, wo sie auf H⁺-Protonen treffen, während die Kationen zur Kathode wandern, wo sie mit OH⁻-Hydroxidionen in Wechselwirkung treten.

Genau diese selektiven Bewegungen ermöglichen die Trennung: Die Salzionen werden in getrennte Kammern geleitet, das aufbereitete Wasser verbleibt in der zentralen Zone, und die drei Ströme können separat aufgefangen werden.

Dank ionenselektiver Membranen und der Wasserspaltungsreaktion können durch die Salzspaltung Salze wie Natriumsulfat oder Lithiumsulfat in ihre jeweiligen Basen und Säuren, beispielsweise Natriumhydroxid oder Lithiumhydroxid und Schwefelsäure, umgewandelt werden.

Dies eröffnet konkrete Möglichkeiten in Branchen, in denen Salzlauge als Nebenprodukt häufig anfällt – von der Lithiumraffination und dem Recycling bis hin zur Prozesschemie, von der Salzlaugeaufbereitung bis hin zu Produktionszyklen, bei denen Säuren und Basen als Reagenzien zum Einsatz kommen.

Die Salzaufspaltung ist nicht nur eine Aufbereitungstechnologie – sie bietet die Chance, die Entsorgung von verbrauchter Sole als integralen Bestandteil einer Nachhaltigkeits- und Wettbewerbsstrategie neu zu überdenken. Die Rückgewinnung von Wasser, Säuren und Laugen bedeutet eine Verringerung der Einleitungen, eine Verbesserung der Prozesseffizienz und die Schaffung von Mehrwert aus Materialien, die bereits im Werk vorhanden sind.

Für Unternehmen, die sich der Kreislaufwirtschaft verschrieben haben, lautet die Frage nicht mehr nur „Wie behandeln wir diese Sole?“, sondern „Wie viel Wert können wir daraus zurückgewinnen?“.

Die elektrochemische Salzspaltung bietet eine konkrete Antwort auf diese Frage.