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SESAM

Synergieeffekte in der solaren Produktion von Ammoniak und Düngemitteln

Nach Stand der Technik gewinnt man Stickstoff heute ist mithilfe kryogener Luftzerlegung. Diese setzt jedoch große Mengen CO₂ frei. Eine alternative Herstellungsmöglichkeit ist die thermochemische Luftzerlegung, welche durch die Verwendung von Sonnenwärme CO₂-neutral funktioniert. In einem Vorgängerprojekt (Düsol) wurde die Machbarkeit der solaren thermochemischen Luftzerlegung mithilfe von Perowskiten als Redoxmaterial nachgewiesen.

Die Wirtschaftlichkeitsberechnungen zeigten, dass sich die Effizienz des Verfahrens noch weiter steigern lässt, wenn man die thermochemische Luftzerlegung mit der Druckwechseladsorption (PSA) koppelt. Bei der vorgeschlagenen zweistufigen Luftzerlegung produziert die PSA-Anlage Stickstoff mit geringer Reinheit. Anschließend wird der Großteil des Restsauerstoffs im thermochemischen Kreislauf entfernt, so dass sehr niedrige Sauerstoffpartialdrücke erreicht werden.

Im Projekt SESAM soll dieses Verfahren in einer Pilotanlage demonstriert werden, um die Effizienz des Gesamtprozesses weiter zu steigern und die industrielle Machbarkeit zu demonstrieren. Das Produkt Stickstoffgas soll die für das Haber-Bosch-Verfahren erforderliche Reinheit von weniger als 10 ppm Sauerstoffkontamination erreichen.

Das Nebenprodukt der Luftzerlegung ist entweder sauerstoffangereicherte Luft oder reiner Sauerstoff in der thermochemischen Stufe, der das Potenzial hat, für eine effizientere Salpetersäureproduktion genutzt zu werden. Salpetersäure stellt den Ausgangsstoff für die Düngersynthese von Ammoniumnitrat dar. Dieser Synergieeffekt zwischen der Luftzerlegung und der Salpetersäureproduktion soll untersucht und im Labormaßstab nachgewiesen werden.

Darüber hinaus soll mithilfe dieser neuartigen Technologie erstmals ein Düngemittelprodukt in industrieller Qualität hergestellt werden. Durch die intensive Einbindung von Industriepartnern und eine kontinuierliche Wirtschaftlichkeitsanalyse während der gesamten Projektlaufzeit setzt SESAM einen klaren Fokus auf die Anwendungsorientierung.

Die Rolle der assoziierten Partner konzentriert sich auf die Beratung und den Wissensaustausch, da diese über Erfahrungen in der industriellen Ammoniak-, Salpetersäure- und Düngemittelproduktion verfügen.