ISRO: membraanfiltratie als oplossing voor het hergebruik van organische oplosmiddelen op grote schaal

Membraanfiltratie op industriële schaal: een uitdaging

Gebruikte, organische oplosmiddelen vormen een grote afvalbron in de industriële sector. Onderzoek toont aan dat membraanfiltratie een veelbelovende technologie is om deze oplosmiddelen te recycleren.

Zo ontdekte een vorig project, EEMBAR (‘Energy Efficient Membrane Based Acetone Recovery’), dat organic solvent nanofiltration (OSN) het energieverbruik van acetonwinning via destillatie met ongeveer 50% kan reduceren. Hoewel EEMBAR het proof-of-principle kon aantonen bleek het verschil tussen experimenten op kleine schaal en de doorontwikkeling naar grotere, industriële schaal echter complexer dan verwacht.

De uitdagingen lagen vooral bij de specifieke aard van plantaardige oliën, de relatief hoge olieconcentraties die het membraan moet verwerken, en de impact daarvan bij overdracht op grote schaal. Aangezien het duidelijk was dat dit concept geoptimaliseerd kon worden tot een oplossing die voldoet aan de verwachtingen, werd ISRO opgezet om verder onderzoek uit te voeren.

Organische solventen hergebruiken dankzij polymere en keramische membranen

ISRO onderzocht binnen twee verschillende toepassingen hoe oplosmiddelen met behulp van OSN hergebruikt kunnen worden.

• De eerste toepassing bouwde verder op het EEMBAR-project en de integratie van OSN in het destillatieproces bij Bunge. Door deze integratie zou het proces namelijk niet alleen energiezuiniger kunnen worden, maar het zou ook de mogelijkheid bieden om de capaciteit makkelijk te vergroten tegen lagere kosten en een kleinere ecologische voetafdruk in vergelijking met hun huidige destillatieproces.
• De tweede case onderzocht een toepassing die nog niet bekend was, namelijk de terugwinning van een hoog-kokend oplosmiddel dat gebruikt wordt door TUSTI voor het reinigen van plastic frituurolieverpakkingen. Het gebruik van OSN zou voor TUSTI betekenen dat het oplosmiddel onmiddellijk hergebruikt kan worden. Dat zou aanzienlijke besparingen opleveren op transportkosten en ook hun biodieselproces efficiënter maken door het hergebruik van de gewonnen oliefracties.

Voor beide toepassingen werden polymere en keramische membranen ontwikkeld en vergeleken. De meest veelbelovende membranen werden op basis van verschillende criteria geselecteerd en vervolgens op pilotschaal verder geëvalueerd.

Nuttige inzichten en verdere ontwikkelingsslagen

De OSN-toepassingen bij Bunge en TUSTI leverden nuttige inzichten op wat betreft de mogelijkheden van membraanfiltratie op grote schaal. 

Tests op oplopende schaal toonden aan dat het hergebruik van TUSTI’s oplosmiddel technisch mogelijk is, zowel met keramische als met polymere membranen. Daarnaast werd aangetoond dat het herwonnen oplosmiddel opnieuw in het plastic schoonmaakproces gebruikt kan worden. Bovendien kan van de gewonnen oliefracties ook biodiesel gemaakt worden.

Bij Bunge werden zowel de polymere als de keramische membranen getest op pilotschaal om de meest geschikte condities te bereiken. In principe verliep de afscheiding van aceton zoals verwacht, maar op termijn raakten de membranen vervuild. Voor polymere membranen kon een efficiënte schoonmaakcyclus ontwikkeld worden, voor de keramische membranen was dit minder succesvol.

Een factor die het modelleren van de installaties bemoeilijkte was onder andere het feit dat de levensduur van de membranen nog relatief onbekend is. Daarnaast is meer onderzoek nodig naar de vervuiling van de keramische membranen. Vervolgonderzoek met langere pilots kan hier inzichten over bieden.

De rol van VITO in ISRO

• Gemodificeerde keramische membranen ontwikkelen, inclusief de opschaling van de meest veelbelovende geselecteerde membranen.
• Efficiënte scheidingsprotocollen ontwerpen door zowel keramische als polymere membranen te testen op laboschaal.
• Op reële processen en onder relevante omstandigheden pilottests uitvoeren met geselecteerde membranen en modules.
• De robuustheid, de reinigbaarheid en de prestaties van de membranen evalueren op lange termijn.

Financiering

Dit project werd mede gefinancierd door de Topsector Energie van het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat.