Technologie

Durch den Einsatz von MOF (Metal Organic Framework) als Trocknungsmittel kombiniert mit unkonventioneller Wärmepumpentechnik zeichnet sich die Technologie durch hohe Energieeffizienz aus. Sie 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 Entwicklung von AquAero gründet auf den Erkenntnissen von Testläufen zweier Laboranlagen und konnte auf einen optimierten Stand geführt werden. 2019 wird die erste Demonstrationsanlage zum Zweck der Entfeuchtung in Betrieb gehen.

MOF (Metal Organic Framework) – der Wasserfänger

Images: BASF Corporation

MOFs sind nano-poröse kristalline Materialien, die aus metallischen Knotenpunkten und organischen Molekülen (Linkern) als Verbindungselemente zwischen den Knotenpunkten aufgebaut sind. Durch ihre poröse Struktur haben MOFs die Eigenschaft, an ihrer immensen inneren Oberfläche Gase zu binden. Dabei bestimmt das gebundene Metall, welches Gas adsorbiert wird. Bezogen auf Wasserdampf ist es schliesslich der Porendurchmesser, welcher sehr selektiv bestimmt, bei welcher relativen Luftfeuchtigkeit das Wasser adsorbiert wird.

Von den über 20’000 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 thermisch stabil, lebensmittelecht und kostengünstig. Nach Sättigung können sie durch Erwärmung wieder regeneriert werden.

Nutzung von erneuerbaren 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 solar bereitzustellen.

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.