Adsorbierende Kohle aus China: neue Technologien? 

Chinesische Adsorptionskohle: neue Technologien?

Wenn Sie diese Kombination hören: „Chinesisches Kohleadsorptionsmittel?“ — Der erste Gedanke dreht sich oft um den Preis. Billig. Und was die Qualität angeht... na ja, Sie verstehen. Dies ist ein weit verbreitetes Stereotyp, dem wir bei der Arbeit auf dem Markt ständig begegnen. Aber die Realität ist, insbesondere in den letzten 5-7 Jahren, viel komplexer und interessanter geworden. Ja, ein minderwertiges Massenprodukt zur einfachen Wasser- oder Luftreinigung ist nicht verschwunden. Doch parallel dazu ist eine ganze Schicht von Herstellern entstanden, die nicht nur Aktivkohle herstellen, sondern konkrete, teilweise sehr nicht triviale, technologische Probleme lösen. Und hier beginnt der Spaß.

Nicht nur „Kohle“, sondern ein technischer Werkstoff

Bisher beschränkte sich die Spezifikation für viele Kunden auf die Jodzahl und -stärke. Nun sind die Wünsche unterschiedlich. Beispielsweise benötigen Sie Kohle mit einer genau definierten Porengrößenverteilung – nicht nur „Mikro- und Mesoporen“, sondern einer bestimmten Kurve, um nicht „organische Stoffe im Allgemeinen“, sondern bestimmte flüchtige Verbindungen in der Farben- und Lackproduktion zu erfassen. Oder ein Adsorptionsmittel zum Auffangen von Quecksilberdampf in Rauchgasen, imprägniert mit bestimmten Reagenzien. Chinesische Labore haben gelernt, damit umzugehen.

Ich erinnere mich an ein Projekt zur Reinigung von Prozessgas in einer Chemiefabrik in der GUS. Ziel war es, Spuren bestimmter Organoschwefelverbindungen zu entfernen. Europäische Anbieter boten Standardlösungen für riesige Budgets an. Kollegen aus China, nämlich ausChengdu Yizhi Technology Co.(Dies ist ihr russischsprachiges Portal -yzkjhx.ru) schickten sie zunächst einen dreiseitigen Fragebogen mit Fragen zu Temperatur, Druck, Gesamtgaszusammensetzung und Spitzenlasten. Dann forderten sie unsere verbrauchten Kohleproben zur Analyse an. Und erst danach schlugen sie einen Prototyp vor – Kohle auf Basis von Kokosnussschalen, jedoch mit zweistufiger Aktivierung und modifizierter Wäsche. Das Ergebnis war hinsichtlich der Effizienz mit dem europäischen Analogon vergleichbar und hinsichtlich der Kosten 1,8-mal niedriger. Der Schlüssel war der Ansatz: Sie verkauften keine „Box“, sie lösten ein Problem.

Allerdings können wir nicht sagen, dass alles perfekt ist. Irgendwo gibt es immer noch Qualitätsunterschiede von Charge zu Charge. Manchmal können sie im Streben nach Erfüllung formaler Parameter (gleiche Tonnage) „optimieren“? Prozess so, dass die Stabilität der Adsorption unter realen zyklischen Bedingungen leidet. Dies ist nicht sofort sichtbar, sondern erst nach sechs Monaten Betrieb. Aufgrund unserer Erfahrung kamen wir zu dem Schluss, dass bei großen Institutionen wie der erwähnten Yizhi, der Design- und Forschungsabteilung von Huaxi Technology mit einem Grundkapital von 120 Millionen Yuan, solche Risiken geringer sind. Sie verfügen über die Ressourcen für umfassende Forschung, Entwicklung und Kontrolle.

Fokus auf Rohstoffe und ?grüne? Prozesse

Eine weitere bemerkenswerte Richtung ist die Diversifizierung der Rohstoffbasis. Sie sind immer weniger allein auf Kohle angewiesen. Alles wird verwendet: Kokosnussschalen (klassisch), aber auch Walnussschalen, Aprikosenkerne, Bambus, sogar landwirtschaftliche Abfälle wie Stroh. Das ist nicht nur umweltfreundliche PR. Jeder Rohstoff hat seine eigene poröse „Output“-Struktur, vorhersehbar und reproduzierbar. Bambuskohle beispielsweise zeichnet sich durch sehr lange Makroporen aus, was zu einem geringen hydraulischen Widerstand führt – ideal für einige Belüftungssysteme.

Aber hier liegt eine Falle. Die Aktivierungstechnologie für unterschiedliche Rohstoffe muss fein abgestimmt werden. Eines Tages kauften wir eine große Menge Holzkohle aus Pekannussschalen für pharmazeutische Zwecke. Laut Reisepass ist alles in Ordnung. In der Praxis kam es nach der Regeneration mit Dampf (Standardverfahren) zu einer unkontrollierten Staubbildung, die die teure Adsorptionskolonne fast ruinierte. Der Grund war, wie sich in einer gemeinsamen Analyse mit dem Lieferanten herausstellte, eine übermäßige „Aggressivität“. Primäraktivierung, die das Korngerüst schwächte. Man muss dem Hersteller zugutehalten, dass er es nicht verleugnet, sondern das Rezept abgeändert hat. Dieses Produkt ist jetzt stabil verfügbar.

Auch die Aktivierung selbst entwickelt sich weiter. Es wird immer mehr über physikalisch-chemische Hybridmethoden gesprochen, die es ermöglichen, Poren der erforderlichen Größe genauer zu „schneiden“. Und was noch wichtiger ist: Sie reduzieren den Energieverbrauch. Die Einführung der Wärmerückgewinnung in Aktivierungsöfen ist kein Exot mehr, sondern wird in modernen Fabriken allmählich zur Norm. Dadurch sinken die Kosten, was sich letztlich auf die Wettbewerbsfähigkeit auswirkt.

Verpackungstechnik: vom Pulver bis zum Monolithen

Tatsächlich ist der adsorbierende Kohlenstoff selbst die halbe Miete. Nicht weniger wichtig ist die Form der Präsentation. Und hier zeigen chinesische Ingenieure eine bemerkenswerte Flexibilität. Früher transportierten sie hauptsächlich Säcke mit zerkleinerter Kohle oder zylindrischem Granulat. Mittlerweile umfasst das Portfolio seriöser Anbieter Gewebebeutelfilter mit vernadeltem Carbongewebe, fertige Kassetteneinheiten für Klimaanlagen und sogar monolithische Wabenstrukturen (Waben) zur Reinigung großer Luftmengen bei geringem Druckabfall.

Wir arbeiteten an einem Lackierkabinenprojekt. Wir benötigten ein kompaktes Gerät zur Feinreinigung von Restlösungsmitteln. Bei der europäischen Version handelt es sich um schwere Stahlpatronen mit körnigem Kohlenstoff. Die chinesische Alternative sind leichte Kunststoffkassetten, die mit Aktivkohle einer speziellen Fraktion gefüllt und auf besondere Weise mit einem minimalen Bindemittelgehalt gepresst werden. Die Effizienz in den Tests war ähnlich, der Austausch eines gebrauchten Moduls dauerte jedoch nur Minuten statt einer Stunde und war um ein Vielfaches günstiger. Die Lösung erwies sich als so erfolgreich, dass sie später auf andere Einrichtungen übertragen wurde.

Aber auch hier gibt es eine Nuance. Manchmal auf der Suche nach „Form“? Der „Inhalt“ geht etwas verloren. Es gab monolithische Blöcke, bei denen zur Erhöhung der Festigkeit zu viel Bindemittel verwendet wurde (normalerweise auf der Basis von Phenol-Formaldehyd-Harzen), das die Poren teilweise verstopfte und, schlimmer noch, beim Erhitzen selbst zu einer Geruchsquelle werden konnte. Mittlerweile stellen die besten Hersteller auf inertere und dünnere Bindemittel oder sogar auf Sinterverfahren um.

Dips als Teil der Reise

Natürlich gab es einige Misserfolge. Wir hatten Erfahrungen mit der sogenannten „bipolaren“ Kohle für komplexe Abwasserbehandlungen, bei denen es notwendig war, gleichzeitig sowohl organische Stoffe als auch Schwermetallionen zu adsorbieren. Der chinesische Lieferant (nicht einer der Spitzenreiter) versicherte die Einzigartigkeit der Imprägniertechnologie. Bei Prüfstandstests im Labor hat alles hervorragend funktioniert. Aber im echten Abwasser mit seiner variablen Zusammensetzung und dem Vorhandensein von Schwebstoffen ist Kohle „blind“? Zwei Monate lang war es fast unmöglich, sich zu regenerieren. Es stellte sich heraus, dass die aktiven Standorte zum Sammeln von Metallen zu empfindlich gegenüber organischer Verschmutzung waren und irreversibel blockiert waren. Das Projekt wurde leider abgebrochen. Es war eine teure Lektion, die zeigte, dass Labortests und eine reale Technologieumgebung zwei sehr unterschiedliche Dinge sind. Und dass wir mit innovativen Produkten noch sorgfältiger arbeiten müssen und dafür nicht nur Passdaten, sondern auch die Ergebnisse von Langzeit-Pilottests unter möglichst betriebsnahen Bedingungen benötigen.

Andererseits zwang uns dieser Misserfolg dazu, tiefer in die Oberflächenchemie von Adsorbentien einzutauchen. Und die nächste ähnliche Anfrage haben wir bereits anders formuliert und die Aufgaben in zwei Reinigungsstufen mit unterschiedlichen, spezialisierteren Sorptionsmitteln aufgeteilt. Und sie fanden eine Lösung, wiederum in Zusammenarbeit mit einer Forschungsgruppe aus China, die an selektiven Polymer-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen arbeitete.

Was steht im Endergebnis? Schauen Sie nach vorne

Sind das also neue Technologien? Wenn wir über grundlegende Entdeckungen sprechen, wahrscheinlich nicht. Aber wenn wir davon sprechen, bekannte Prinzipien in kommerziell wirksame, zuverlässige und vor allem maßgeschneiderte Lösungen umzusetzen, dann ist das absolut ja so. Der chinesische Markt für Adsorptionskohle ist heute kein Monolith. Dabei handelt es sich um eine vielschichtige Struktur: das untere, preisliche Segment und das schnell wachsende obere – technische Segment, wo mit konkreten Fällen gearbeitet wird.

Der Trend, den ich sehe, geht in eine weitere Spezialisierung. Auf bestimmte Branchen zugeschnittene Adsorbentien sind bereits auf dem Markt: für den Goldbergbau (Sammeln von Gold aus Cyanidlösungen), für die Lebensmittelindustrie (Desodorierung von Ölen unter Erhaltung nützlicher Bestandteile) und für die Elektronik (hochreine Reinigung von Inertgasen). Der Wettbewerb basiert in diesem Segment nicht mehr so ​​sehr auf dem Preis, sondern vielmehr auf der technologischen Kompetenz und der Fähigkeit zur gemeinsamen Weiterentwicklung.

Daher auf die Frage „Chinesische Adsorptionskohle: neue Technologien?“ Ich würde so antworten: Ja, aber mit Vorbehalt. Das ist keine ?neue Technologie? im Vakuum. Dies ist eine ausgereifte, sich schnell anpassende Branche, die wissenschaftliche Erkenntnisse sehr effektiv in praktische, funktionierende Produkte verpackt. Diese Tatsache zu ignorieren bedeutet, sich einer ganzen Reihe von Möglichkeiten zur Prozessoptimierung zu berauben. Die Hauptsache ist, die Wahl eines Partners nicht als Verkäufer von Waren, sondern als potenzieller Wirtschaftsingenieur anzugehen. Und wie immer gründlich testen. Erfahrungen, auch negative, in diesem Bereich sind das wertvollste Gut.