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Technik zur Benzindampfrückgewinnung

HZG-Membranen reduzieren Luftverschmutzung

Membranen ermöglichen die Filterung und Reinigung verschiedenster Gase und Flüssigkeiten. Je nach Anwendung können Stoffe gezielt voneinander getrennt werden. Weltweit im Einsatz ist eine Membran, die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) entwickelt haben. Sie sorgt in Tankanlagen für die Rückgewinnung von Benzindämpfen. 

HZG-Polymerforscher Dipl. Ing. Jan Wind ist einer der Entwickler des Verfahrens zur Benzindampfrückgewinnung.

Die Geesthachter Wissenschaftler entwickeln ständig neue Polymere als Grundlage für immer leistungsfähigere Membranen zum Beispiel im Bereich des Umweltschutzes. Das Prinzip der Benzindampfabtrennung durch Membranen ist keineswegs neu. Schon seit Anfang der 90er Jahre werden in Europa Membranen, Module und das Verfahren zur Benzindampfrückgewinnung in Tanklagern eingesetzt.

In Deutschland besaßen bereits 2008 rund 60 Prozent aller Tanklager Rückgewinnungsanlagen, die auf Membrantechnik basieren. Und auch an mehr als 250 Tankstellen in den USA und in etwa 80 weiteren Anlagen weltweit kommt die Benzindampf-Rückgewinnung in Tankstellen zum Einsatz. Dabei werden die Gase direkt am Zapfventil bei der Fahrzeugbetankung zurück in die Vorratstanks der Tankstelle geführt (siehe rechts). Das HZG-Membranmodul reinigt die Abluft der Lagertanks und verhindert den Eintritt von giftigen und klimaschädlichen Gasen in die Atmosphäre.

Für bessere Luft in China

2008 importierte auch China vor den Olympischen Spielen die Technologie aus dem HZG (damals noch GKSS). Die chinesischen Behörden versuchten, die Luftverschmutzung in den Großstädten zu verringern. Sie erließen gesetzliche Bestimmungen, die eine Benzindampfrückgewinnung in Tankstellen in besonders belasteten Gebieten wie Peking oder Shanghai vorschreiben. Unterstützt wurden sie dabei auch vom deutschen Umweltbundesamt und dem Umweltministerium.

Erste Anlagen waren schon ab 2003 in Shanghai, Peking und Hunan installiert worden. Der GKSS-Lizenznehmer „Borsig Membrane Technology“ rüstete seinerzeit in Zusammenarbeit mit dem chinesischen Kooperationspartner Eurovapor rund 140 Tankstellen mit den Anlagen aus.

Technologie der Polymersynthese

Die Trennschicht auf dem Polymer-Trägermaterial ist nur circa 0,07 Mikrometer dick.

In Geesthacht befassen sich die Wissenschaftler und Mitarbeiter der Abteilung für Polymersynthese mit der Synthese und Charakterisierung von maßgeschneiderten Polymeren. Die Entwicklung von neuen Materialen für Membranen-Anwendungen zur Filtration und Gastrennung stehen hierbei im Vordergrund. Für bestimmte Membrananwendungen werden auch gezielt neuartige Monomere entwickelt.

Unterstützt wird die Abteilung für Polymersynthese von der Abteilung für Verfahrenstechnik bei der Umsetzung von Materialentwicklungen aus dem Institut für Polymerforschung in die industrielle Nutzung. Durch die interdisziplinäre Verflechtung von natur- und ingenieurwissenschaftlicher Forschung wird die volle Bandbreite von der Grundlagenforschung bis zur industriellen Anwendung abgedeckt.

Mit Membranen Umwelt schützen

Mit einer Membran lassen sich Stoffgemische trennen. Das können Flüssigkeiten oder Gase sein. In Geesthacht werden größtenteils Flachmembranen hergestellt. Diese bestehen aus einem Polymerträgermaterial, auf dem eine dünne Trennschicht liegt.

Die Trennschicht ist nur circa 0,07 Mikrometer dünn. Zum Vergleich: Ein Haar ist circa 50 Mikrometer dick. Der Transport der Stoffe durch die Membran erfolgt durch Diffusion. Dabei lösen sich die zu transportierenden Komponenten unterschiedlich gut in der Polymermembran.

Bessere Luft an Tankstellen

Der Name „Benzindampf-Rückgewinnung“ erklärt bereits das Verfahren: Beim Tanken werden die giftigen Gase direkt am Zapfventil abgefangen und zurück in die Vorratstanks der Tankstelle geführt. Das entscheidende, technische Detail sind dabei die Membranen.

Das zurückgeführte Gas strömt durch die Membran im HZG-Membranmodul. Dabei werden die Kohlenwasserstoffe abgefangen und der Eintritt der klimaschädlichen Gase in die Atmosphäre verhindert.

Das Prinzip der Benzindampf-Abtrennung durch Membranen hat sich längst etabliert. Seit 1990 kann die in Geesthacht entwickelte Benzindampf-Rückgewinnung durch Membranverfahren in Tanklagern zum Stand der Technik gerechnet werden.

Internationale Zusammenarbeit

Von den etwa 50 Mitarbeitern des Instituts sind im Schnitt ein Viertel Doktoranden und Masterstudenten, deren Ausbildung in Kooperation mit verschiedenen Universitäten stattfindet. Der Großteil der Forschungsaktivitäten findet im Programm „Funktionale Werkstoffsysteme“ statt, das im Helmholtz-Forschungsbereich „Schlüsseltechnologien“ angesiedelt ist.

Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen, HZG-Lizenznehmern, industriellen Nutzern, Umweltämtern und Genehmigungsbehörden durchgeführt.

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