SI/502827

Schlussbericht

Das Projekt WheyActivChar ist Teil eines Kontextes, in dem der weltweite Markt für Aktivkohle ein starkes Wachstum verzeichnet, das durch die Nachfrage nach nachhaltigen Adsorptionsmitteln für die Schadstoffbeseitigung, die Wasser- und Luftreinigung oder landwirtschaftliche Anwendungen angekurbelt wird. Es bietet einen innovativen Weg zur Herstellung von aktivierter Biokohle aus lokalen Lignocellulose-Rückständen (feine Holzpellets, Nussschalen) und verwertet gleichzeitig ein wenig genutztes Nebenprodukt der Milchverarbeitung, nämlich Molke. Ziel ist es, die Machbarkeit eines Verfahrens mit geringerem Energieverbrauch zu demonstrieren, mit dem Materialien hergestellt werden können, deren Eigenschaften für die angestrebten Umweltanwendungen geeignet sind. Die erzielten Ergebnisse sind vielversprechend. Bei den Holzpelletrückständen konnten unter optimalen Bedingungen eine spezifische Oberfläche von 395 m²·g?¹ und ein PAK-Gehalt von 30 ppm erreicht werden, womit das gesetzte Ziel übertroffen und die Umweltkriterien erfüllt wurden. Nussschalen verhalten sich anders: Sie entwickeln bei der Pyrolyse auf natürliche Weise eine hohe Mikroporosität und erreichen ohne Imprägnierung bis zu 307 m²·g?¹, was die Notwendigkeit bestätigt, das Protokoll an die spezifischen Eigenschaften jedes Substrats anzupassen. Dieses Ergebnis veranschaulicht die „Übereinstimmung” zwischen Biomasse, Behandlungssequenz und beabsichtigter Anwendung, wobei einige Substrate eine mineralische Aktivierung erfordern, während andere von einer hauptsächlich physikalischen Aktivierung profitieren. Eine wichtige Erkenntnis betrifft die Möglichkeit, bei reduzierten Temperaturen, insbesondere bei 650 °C und in einigen Fällen bei 500 °C, zu arbeiten und dabei eine hohe Leistung aufrechtzuerhalten. Diese Fähigkeit ebnet den Weg für eine energiesparende Aktivierung, die mit einfachen, massenverlustgesteuerten Verfahren kompatibel ist und ein Potenzial für die Rückführung von Gasen bietet. Das Projekt hebt auch die besondere Rolle von Molke hervor. Obwohl sie kein wirksamer Primäraktivator ist – ihre Verwendung zur Imprägnierung oder zum Quenching vor der Pyrolyse neigt dazu, die Poren zu verstopfen –, erweist sie sich in der Nachbehandlung als besonders nützlich. Nach der Pyrolyse angewendet, ermöglicht sie die Reduzierung oder Beseitigung von PAK und die Einführung von Stickstoff- und Sauerstoff-Funktionsgruppen, die bei herkömmlichen mineralischen Aktivatoren nicht vorhanden sind. Diese Eigenschaften eröffnen die Möglichkeit, bereits pyrolysierte Biokohlen, einschließlich marktüblicher Produkte, für Anwendungen zu funktionalisieren oder zu reinigen, die eine chemisch aktive Oberfläche erfordern (Adsorption polarer organischer Verbindungen, sanfte Katalyse, angereicherte Bodenverbesserung). Diese Fortschritte bestätigen die technische Machbarkeit des Verfahrens und rechtfertigen weitere Entwicklungen zur Optimierung der Abläufe je nach Substrat, zur energetischen Validierung im Pilotmaßstab und zur umfassenden Bewertung der wirtschaftlichen Aspekte, insbesondere der Logistik im Zusammenhang mit Molke. Langfristig könnte WheyActivChar dazu beitragen, eine lokale Branche für funktionalisierte Aktivkohle aufzubauen, die auf der Kreislaufwirtschaft mit Schweizer Ressourcen basiert.