Ionische Flüssigkeiten in der Forschung bei Ruland

In enger Zusammenarbeit mit Tulicon und der Universität Mainz arbeitet Ruland Engineering & Consulting an einem technisch nutzbaren Verfahren zur Herstellung von umweltfreundlichen Ionischen Flüssigkeiten. Mit der Entwicklung und Umsetzung dieses Verfahrens können Ionische Flüssigkeiten kostengünstig im Industriemaßstab produziert werden. Gefördert wird das aussichtsreiche Projekt durch die ISB, die Investitions- und Strukturbank des Landes Rheinland-Pfalz.

Ionische Flüssigkeiten sind Salzschmelzen mit Schmelzpunkten unter 100°C. Sie verdampfen unterhalb ihrer thermischen Zersetzung nicht, sind elektrisch leitend und nicht brennbar. Auch wenn ihre besondere Umweltverträglichkeit und die vielfältigen Verwendungsbereich ein großes Plus wären, werden Ionische Flüssigkeiten aufgrund der bisher sehr hohen Produktionskosten bis auf wenige Ausnahmen in industriellen Prozessen nicht genutzt. Egal ob zum Einsatz in der chemischen Industrie, Papier- und Faserindustrie, Petro- und Elektrochemie oder Photovoltaik: Ionische Flüssigkeiten können in sehr vielen Fällen umweltbelastende Chemie ersetzen.

Anwendungsbeispiel: Faserchemie

Ein solches Beispiel, bei dem Ionische Flüssigkeiten eine „grüne" Alternative zu den herkömmlich eingesetzten Chemikalien bieten, entstammt der Faserchemie. Hier werden normalerweise zur Lösung von Cellulose und zum Herstellen der Spinnmasse große Mengen von Chemikalien eingesetzt, die giftig und umweltschädlich sind. Der komplette Herstellungsprozess kann durch den Einsatz von Ionischen Flüssigkeiten vereinfacht werden. Sie können die gesundheitsschädlichen Chemikalien ersetzen und belasten die Umwelt nicht. Auch können sie fast vollständig wiederverwertet werden.

Spezielles Herstellungsverfahren

Die Schwierigkeit bei der Herstellung von Ionischen Flüssigkeiten liegt in der sehr stark exothermen Reaktion, d.h. es wird schlagartig sehr viel Wärme freigesetzt. Durch die Entwicklung eines neuen Verfahrens ist es gelungen, die freiwerdende Energie mit vertretbarem Aufwand zu regulieren. Das Verfahren, das chemische Grundlagen von Prof. Holger Löwe, Arbeitskreisleiter an der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz, nutzt, basiert auf einer Idee von Dr. Rainer Pommersheim, Geschäftsführer von Tulicon, und soll die kontinuierliche, industrielle Herstellung der Ionischen Flüssigkeiten ermöglichen. Kernstück des Prozesses ist zum einen ein speziell entwickelter Düsenkopf, der die Reaktionszeit bei der Herstellung der Ionischen Flüssigkeiten erheblich verkürzt. Zum anderen werden zwei hochpräzise Dosierpumpen eingesetzt, welche die benötigten Reaktanten in einem genau definierten Verhältnis dosieren.

Sonderanlage zum Scale-up

Die hervorragende Ausbeute und Produktqualität dank dieses besonderen Prozesses wurde im Laboraufbau im Arbeitskreis von Prof. Löwe bereits nachgewiesen. Zurzeit wird die Technik auf eine von Ruland gebaute Prozessanlage für die Produktion im größeren Maßstab übertragen und weiter ausgefeilt. Erste Versuche an der Testanlage verliefen sehr erfolgversprechend und übertrafen die Erwartungen aller Beteiligten. Ruland beschreitet auf diesem Gebiet ein neues Terrain und stellt hier seine Kompetenz im Anlagenbau unter Beweis. Auch wenn die Anlage als Sonderanlage konzipiert und gebaut wurde, werden viele Standardbauteile eingesetzt und nur dort, wo nötig, spezielle Komponenten neu konzipiert. Die perfekte Steuerung und verfahrenstechnische Auslegung mit der erforderlichen Mess- und Regeltechnik ist ausschlaggebend für die erfolgreiche Projektumsetzung.