Weitere Entsalzungsverfahren (Elektrolyse, Zugabe von Fällmitteln)

Maßnahmenblatt des Runden Tisches
„Gewässerschutz Werra / Weser und Kaliproduktion“
Bezeichnung der Maßnahme:
Weitere Entsalzungsverfahren (Elektrolyse, Zugabe von Fällmitteln)
Maßnahmengruppe: Optimierung des Betriebs / der Produktion
Kurzbeschreibung / Spezifikation der Maßnahme
Im Werk Werra fallen an den drei Standorten durchschnittlich ca. 14 Mio. m³/a Salzabwasser mit ca.
4,5 Mio t/a gesamt gelösten Salzen an. Es gibt verschiedene Ansätze, diese durch unterschiedliche
Verfahren zu behandeln und die entstehenden Salzabwassermengen bzw. die Salzfrachten zu
reduzieren:
1. Elektrolyse nach verschiedenen Verfahren
2. Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln: Natriumhydroxid, Calciumhydroxid, SAVE2-Verfahren
1.
Elektrolyse
Durch Elektrolyse kann man bestimmte gelöste Salze unter Einwirkung des elektrischen Stroms
oxidieren/reduzieren. Abhängig von jeweiligen Verfahren fallen verschiedene Produkte wie
Magnesiumhydroxid, Wasserstoff, Chlorgas getrennt an. Die Sulfate enthaltende Restlösung muss
jedoch weiter entsorgt oder verwertet werden.
Nach Krupp-Verfahren werden die magnesiumchloridreichen Abwässern, insbesondere Q-Lösungen,
mit dem Ziel der Gewinnung von Magnesiumhydroxid, Wasserstoff- und Chlor-Gas elektrolysiert.
Von einem externen Unternehmen wurde ein Verfahren zur Aufbereitung von Salzwasser mittels
Elektrolyse vorgeschlagen. Eine detaillierte Beschreibung des in der Entwicklung stehenden
Verfahrens wurde jedoch nicht gegeben.
2. Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln
Durch die Zugabe von Natronlauge oder gebrannter Kalk zu einem magnesiumchloridreichen
Salzwasser kann Magnesiumhydroxid gefällt werden. Basierend auf der Zusammensetzung der
Salzlösung werden verschiedene Verfahren nach Krupp vorgeschlagen:
• SAVE für Steinsalz-Rückstände
• SAVE-2 für Hartsalz-Rückstände
• SAVE-2 für Endlaugen
Produkte der Verfahren sind Mg(OH)2, Gips, Industriesalz, KCl.
Akteur für Durchführung der Maßnahme
K+S KALI GmbH
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Wirkung der Maßnahme
Primärwirkung (Effektivität der Maßnahme)
1. Elektrolyse
Salzfrachten (Magnesiumchlorid) können theoretisch durch Elektrolyseverfahren reduziert werden. Bei
der großtechnischen Umsetzung des Elektrolyseverfahrens stellen Verkrustungen der Elektroden und
sehr hohe Strombedarfe ungelöste Probleme dar.
2. Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln
Salzfrachten (Magnesiumchlorid) können theoretisch durch Magnesiumhydroxid-Fällung reduziert
werden. Die Vollständigkeit der Magnesiumhydroxid-Fällung kann jedoch nicht gewährleistet werden
und eine Angabe über die zu erwartende Qualität wurde bisher nicht veröffentlicht. Bei der Entsalzung
durch Zugabe von Fällmitteln (Kalk, Natronlauge) werden
nur Magnesium-Ionen gegen Natrium-
/Calcium-Ionen ausgetauscht, so dass die entstehenden NaCl- oder CaCl2–haltigen Lösungen ein
neues Entsorgungsproblem darstellen.
Sekundärwirkungen:
1. Elektrolyse
Es wird viel Energie verbraucht, es besteht standortnah keine Verwendung für die Nebenprodukte
(Wasserstoff, Chlorgas)
2. Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln
Es besteht hoher Chemikalienbedarf (je nach Verfahren: NaOH, CaO, Na2CO3). Für die größeren
Mengen an Magnesiumhydroxid als Produkt (Qualität?) gibt es keinen adäquaten Markt. Außerdem
ist zu erwarten, dass die gängige Herstellung von Magnesiumhydroxid aus Meerwasser sehr viel
kostengünstiger
is
als
die
Fällung
von
Magnesiumhydroxid
aus
magnesiumchloridreichen
Salzabwässern durch Zugabe von Fällmitteln.
Räumliche Wirkung
9 lokal
9 regional
9 länderweit
Zeitbedarf
bis zur Umsetzung
Für die Beurteilung der Maßnahme im Sinne der Aufgabenstellung
sind
Betrachtungen
des
Zeitbedarfs
zur
Umsetzung
nicht
maßgebend und werden daher an dieser Stelle nicht weiter
ausgeführt.
bis zur Wirksamkeit
Theoretisch direkt nach der Umsetzung einer Maßnahme.
Wechselwirkungen mit anderen Maßnahmen
Für die Beurteilung der Maßnahme im Sinne der Aufgabenstellung sind Betrachtungen der
Wechselwirkungen nicht maßgebend und werden daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt.
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Kostenabschätzung
Für die Beurteilung der Maßnahme im Sinne der Aufgabenstellung sind Betrachtungen der Kosten
nicht maßgebend und werden daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt.
Mögliche Konflikte, Risiken, Unsicherheiten
Weitere Behandlung und Entsorgung der Restlösung aus Entsalzungsverfahren, Entstehung von
Chlorgas und H2-Gas.
Umsetzbarkeit der Maßnahme
Technische Umsetzbarkeit
Elektrolyse: nicht sicher
Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln: möglich
Rechtliche Umsetzbarkeit
Zusammenfassung
Für Elektrolyse ist die technische Machbarkeit nicht geklärt bzw. es liegen keine genauen
Verfahrensbeschreibungen vor. Die Entsalzung durch Zugabe von Fällmitteln ist zum Teil technisch
(noch) nicht realisierbar, zum Teil verursachen sie erhebliche Nebenwirkungen. Eine kurz- bis
mittelfristige Entlastung der Werra im Sinne der Aufgabestellung des Runden Tisches ist durch diese
Maßnahmen nicht zu erwarten. Eine Betrachtung dieser Maßnahmen über den aktuellen
Kenntnisstand hinaus ist daher vorläufig nicht erforderlich.
Quellen
Erarbeitet im Rahmen des Runden Tisches „Gewässerschutz Werra/Weser und Kaliproduktion“ auf
der Grundlage verschiedener Maßnahmenvorschläge und Stellungnahmen, beschlossen auf der 12.
Sitzung des RT am 26.05.09.
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