Ionische Flüssigkeiten als "grünes" Lösungsmittel

In enger Zusammenarbeit mit der TULICON GmbH und der Universität Mainz arbeitete Ruland an einem technisch nutzbaren Verfahren zur Herstellung der umweltfreundlichen Ionischen Flüssigkeiten. Mit der Entwicklung und Umsetzung dieses Verfahrens können Ionische Flüssigkeiten kostengünstig im Industriemaßstab produziert werden.

Was sind Ionische Flüssigkeiten?

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.

Ionische Flüssigkeiten

Ein Anwendungsbeispiel der grünen Alternative.

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.

Entwicklung und Detail Design

Die verfahrenstechnische Anlage

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 Herrn Prof. Dr. Löwe nutzt, basiert auf einer Idee von Dr. Rainer Pommersheim 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.

Scale-up des Labor-Aufbaus

Eine Sonderanlage für die Herstellung von Ionischen Flüssigkeiten.

Die hervorragende Ausbeute und Produktqualität dank dieses besonderen Prozesses wurde im Laboraufbau im Arbeitskreis von Prof. Dr. Holger Löwe an der Johannes-Gutenberg-Universität in Mainz bereits nachgewiesen. Die Technik wurde 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.

Möchten Sie mehr zum Thema Ionische Flüssigkeiten erfahren?

Sprechen Sie uns an!