Technologie

Die Technologie von AquAero entzieht der Luft durch Einsatz eines Trocknungsmittels die Feuchtigkeit und produziert damit reines, destilliertes Wasser sowie getrocknete Luft. Je nach Anwendungsgebiet kann die Technologie sowohl für das eine als auch für das andere Produkt eingesetzt werden. Kombiniert mit einer raffinierten Wärmepumpentechnologie zeichnet sich das Produkt durch hohe Energieeffizienz aus. Die Technologie ist besonders zur Wassergewinnung in klimatisch trockenen Gebieten (<50% relativer Feuchtigkeit) bzw. zur Entfeuchtung von Luft hin zu hoher Trockenheit geeignet. Als Nebeneffekt verleiht die Art der Wärmerückgewinnung der Technologie ein besonders hohes Reinheitsmass. Damit kann sie die Hygieneanforderungen der industriellen Prozess- und Raumluftentfeuchtung bei weit attraktiveren Energiekosten als konventionelle Technologien erfüllen. Die Technologie basiert auf dem alternierenden Gebrauch von MOF (Metal Organic Framework) als Trocknungsmittel zur Ad- und Desorption von Wasser aus der Luft.

Die Entwicklung von AquAero gründet auf den Ergebnissen von Testläufen zweier Laboranlagen und konnte auf einen optimierten Stand geführt werden. AquAero plant, im 2019 die erste Demonstrationsanlage zu bauen. Ob sie zum Zweck der industriellen Entfeuchtung oder der Wassergewinnung ausgeführt wird, ist zurzeit offen.

MOF (Metal Organic Framework) – der Wasserfänger

Images: BASF Corporation

Metall-organische Gerüste sind mikroporöse kristalline Materialien, die aus metallischen Knotenpunkten und organischen Molekülen (Linkern) als Verbindungselementen zwischen den Knotenpunkten aufgebaut sind. Durch ihre poröse Struktur haben MOFs die Eigenschaft an ihrer immensen inneren Oberfläche Gase zu binden. Dabei bestimmt das Metall, welches Gas adsorbiert wird. Bezogen auf Wasserdampf ist es schliesslich die Porengrösse, welche sehr selektiv bestimmt, bei welcher relativen Luftfeuchtigkeit das Wasser adsorbiert wird. Von den bis zu 40’000 verschiedenen MOF-Typen, die in den vergangenen 20 Jahren synthetisiert wurden, eignen sich einige zur Wassersorption. Sie adsorbieren das Wasser je nach Typ bei einer relativen Feuchtigkeit von 10%, 20% oder 30%, sind chemisch und thermisch stabil, lebensmittelecht und kostengünstig sind. Nach vollständiger Aufnahme des Wassers können sie durch Erwärmung wieder regeneriert werden. Luftbrunnen-bezogen lassen sich die Materialien mehr als zehn Jahre zyklisch reversibel verwenden.

Nutzung von alternativen Energien

AquAero fokussiert sich primär auf die Entwicklung der Luftbrunnentechnologie. Woher die Energie zum Betrieb der Anlage kommt, ist dabei dem Kunden überlassen und frei wählbar. Für stationäre Anlagen macht es Sinn, mindestens den Anteil der Wärme, rund einen Drittel der erforderlichen Energie, auf solarer Basis zuzuführen.

Funktionsprinzip der Anlage

Die Wassergewinnung erfolgt in zwei Teilprozessen: Im ersten Schritt, der sog. Adsorption, wird Luft durch eine granulare MOF-Schüttung ventiliert. Dabei werden die Wassermoleküle vom MOF aufgenommen und getrocknete Luft verlässt den MOF. Ist der MOF mit Wasser gesättigt, wird das gebundene Wasser durch anschliessende Erwärmung, der sog. Desorption oder Regeneration, aus dem MOF ausgetrieben. Bei der Kondensation des Dampfs sorgt eine Wärmerückgewinnung für Energieeffizienz. Der regenerierte MOF wird danach zurück in die Adsorption geführt und wird dabei stets reversibel verwendet.