Elektrochemisches Verfahren wandelt Salze in wertvolle Rohstoffe
um
•       Einsparung von Ressourcen, Energie und CO₂ als Ziel
•       Evonik baut Technologie-Plattform Elektrochemische Prozesse &
Produkte weiter aus

Evonik forscht daran, die Elektrodialyse im großtechnischen Maßstab für
die grüne Transformation der chemischen Industrie nutzbar zu machen. Die
Wissenschaftler versprechen sich einen besseren Zugang zu wichtigen
Rohstoffen auf Kreislaufbasis sowie einfachere und effizientere Prozesse,
die weniger Ressourcen benötigen. Mit Hilfe der Elektrodialyse können
Salze, die in vielen chemischen Prozessen anfallen, getrennt und wieder in
ihre wertvollen Ausgangsstoffe umgewandelt werden. Evonik baut seine
Elektrochemie-Aktivitäten derzeit weiter aus. Das Unternehmen will in den
kommenden fünf Jahren einen unteren zweistelligen Millionen-Euro-Betrag
für die Plattform Elektrochemische Prozesse & Produkte aufwenden. Rund 20
Mitarbeiter forschen in Hanau und Shanghai, China, auf diesem
Arbeitsgebiet.

Patrik Stenner, Evonik-Experte für elektrochemische Prozesse und Produkte,
sieht großes Potenzial: „Schätzungsweise rund 20 Prozent unserer Verfahren
könnten wir allein mit Hilfe der Elektrodialyse effizienter und
umweltfreundlicher machen.“ Damit verbunden sind weniger Energieverbrauch,
geringerer Rohstoffeinsatz, weniger CO₂-Emissionen und geringere
Umweltbelastung, etwa durch Salzfrachten. Zugleich sieht Stenner den
konkreten wirtschaftlichen Nutzen: „Abhängig vom Rohstoff- und Strompreis
rechnet sich die Rückgewinnung der Rohstoffe aus den Salzfrachten.“

Salze entstehen beispielsweise bei der pH-Wert-Einstellung, einem
wichtigen Prozessschritt in vielen chemischen Verfahren. Der pH-Wert
beschreibt, wie sauer oder basisch eine Lösung ist, und kann durch die
Zugabe von Laugen bzw. Säuren verändert werden.

Aus den dabei entstehenden Salzen wie Natriumsulfat können nun mit Hilfe
der Elektrodialyse die Rohstoffe wie Natronlauge und Schwefelsäure, auch
aus stark verdünnten Lösungen, zurückgewonnen werden. Erste Abschätzungen
mit Hilfe von Life-Cycle-Analysen zeigen, dass der CO₂-Fussabdruck der so
zurückgewonnenen Natronlauge etwa zwei Drittel niedriger ist als der
konventionell hergestellter Natronlauge. Dieser Wert verbessert sich
nochmals deutlich beim Einsatz von Grünstrom in der Elektrodialyse. Doch
die Evonik-Ingenieure gehen noch einen Schritt weiter: Um den pH-Wert
einzustellen, wollen sie künftig gar keine Laugen oder Säuren mehr
verwenden, sondern ihn allein mittels Elektrodialyse direkt einstellen.

Die Elektrodialyse wird bereits seit etwa 20 Jahren in der
Lebensmittelindustrie genutzt, um den Säuregehalt von Saft oder Wein
einzustellen. Ihr Prinzip ist seit langem bekannt. In einer
Elektrolysezelle bringt ein elektrisches Feld die in Wasser gelösten
Salzionen zum Wandern. Bei Natriumsulfat wandert zum Beispiel das positiv
geladene Natrium-Kation zur negativ geladenen Kathode. Das negativ
geladene Sulfat-Anion zieht es zur positiv geladenen Anode. Dank
hintereinander geschalteter, sogenannter bipolarer Ionentaustauscher-
Membranen gelingt es nun, Kationen und Anionen zu trennen und
aufzukonzentrieren. Zugleich spaltet sich das Wasser mit Hilfe des
elektrischen Feldes in Protonen (H⁺) und Hydroxid-Ionen (OH⁻), die
wiederum mit Hilfe der bipolaren Ionenaustauscher-Membran getrennt werden.
So kann schlussendlich aus Natriumsulfat und Wasser Natronlauge und
Schwefelsäure entstehen.

„Die Herausforderung für uns ist die großtechnische Realisierung der
Elektrodialyse“, erläutert Stenner, der als Gruppenleiter in der
Verfahrenstechnik fungiert. Stenner sagt: „Von einem Standardprozess sind
wir in der Chemieindustrie noch weit entfernt. Noch gibt es keine Anlagen
von der Stange.“ Die Technologie müsse an die jeweilige Anwendung und den
zu trennenden Stoff angepasst werden. Als weitere Herausforderung
bezeichnet der Verfahrensingenieur die Membran selbst und deren
Lebensdauer.

In der Verfahrenstechnik entwickeln die Experten bei Evonik großtechnische
Realisierungen und treiben Lösungen für konkrete Produktionen voran. Ein
Beispiel: Bei der Herstellung von Isophorondiamin, das in Windrädern
verwendet wird, fällt in einem Prozessschritt Ammoniumsulfat an. Mittels
Elektrodialyse könnten daraus Ammoniak und Schwefelsäure künftig
zurückgewonnen werden. Die ersten Versuche im Technikum sind
vielversprechend.

Ein weiteres Beispiel ist die Herstellung gefällter Kieselsäuren, wie sie
etwa in energiesparenden Reifen verwendet werden. Ein Teil der Säuren
sowie natriumhaltigen Laugen und Salze, die im Prozess eine Rolle spielen,
können mit Hilfe der Elektrodialyse im Kreis geführt werden. Evonik prüft,
ob die Technologie bereits im nächsten Jahr in einer Demonstrationsanlage
zum Einsatz kommen kann. So ließen sich die nötigen Daten generieren, um
den Prozess in den Produktionsmaßstab zu skalieren. Ziel ist, Rohstoffe
mit großem CO₂-Fußabdruck mehrfach zu nutzen. Dies würde Kunden der
Reifenindustrie bei der Verwirklichung ihrer Nachhaltigkeitsziele
unterstützen.

Evonik hat die Expertise für elektrochemische Prozesse konzernweit in
einer Technologie-Plattform gebündelt. Neben der Elektrodialyse forschen
die Wissenschaftler zum Beispiel daran, Carbonsäuren aus Biomaterialien
herzustellen. Sie entwickeln außerdem Materialien, um elektrochemische
Methoden wie etwa die Elektrolyse von Wasser zu grünem Wasserstoff
effizienter zu machen. Stenner sagt: „Die Plattform für elektrochemische
Prozesse & Produkte bündelt eine wesentliche Technologie, die die
Transformation der chemischen Industrie zur Klimaneutralität und mehr
Nachhaltigkeit treibt.“



Informationen zu Evonik
Evonik ist ein weltweit führendes Unternehmen der Spezialchemie. Der
Konzern ist in über 100 Ländern aktiv und erwirtschaftete 2023 einen
Umsatz von 15,3 Mrd. € und ein Ergebnis (bereinigtes EBITDA) von 1,66 Mrd.
€. Dabei geht Evonik weit über die Chemie hinaus, um den Kunden
innovative, wertbringende und nachhaltige Lösungen zu schaffen. Rund
32.000 Mitarbeiter verbindet dabei ein gemeinsamer Antrieb: Wir wollen das
Leben besser machen, Tag für Tag.

Rechtlicher Hinweis
Soweit wir in dieser Pressemitteilung Prognosen oder Erwartungen äußern
oder unsere Aussagen die Zukunft betreffen, können diese Prognosen oder
Erwartungen der Aussagen mit bekannten oder unbekannten Risiken und
Ungewissheit verbunden sein. Die tatsächlichen Ergebnisse oder
Entwicklungen können je nach Veränderung der Rahmenbedingungen abweichen.
Weder Evonik Industries AG noch mit ihr verbundene Unternehmen übernehmen
eine Verpflichtung, in dieser Mitteilung enthaltene Prognosen, Erwartungen
oder Aussagen zu aktualisieren.

Im digitalen Zeitalter zeigen sich deutliche individuelle Unterschiede im
Online-Nachrichtenkonsum, insbesondere in Bezug auf politische Inhalte.
Eine neue Studie des GESIS – Leibniz-Instituts für Sozialwissenschaften in
Zusammenarbeit mit der Universität Mannheim hat ergeben, dass politischer
Nachrichtenkonsum im Vergleich zu nicht-politischen Inhalten seltener ist
und stärker mit der eigenen politischen Vorprägung zusammenhängt.
Besonders auffällig ist diese Entwicklung in den USA, wo die
konservativsten Nachrichtennutzer*innen dazu neigen, stark
rechtsgerichtete Quellen für politische Nachrichten zu bevorzugen.

Die Untersuchung basiert auf den Web-Browsing-Daten und Umfragedaten von
über 7000 Teilnehmenden aus sechs entwickelten Demokratien. Die Ergebnisse
zeigen, dass auf Nachrichtenseiten politische Inhalte deutlich seltener
konsumiert werden als nicht-politische Inhalte wie Sport oder
Unterhaltung. Wenn politische Nachrichten konsumiert werden, entsprechen
die Nachrichtenquellen oft der ideologischen Vorprägung der Nutzer*innen.
Beispielsweise bezogen konservative amerikanische Teilnehmende politische
Nachrichten am häufigsten von Fox News. In den USA ist dieses Muster
besonders ausgeprägt, aber auch in europäischen Ländern wie Spanien und
Italien zeigt sich ein ähnliches, wenn auch weniger stark ausgeprägtes
Muster. Ein Blick auf die Dauer der individuellen Nachrichtennutzung zeigt
zudem, dass sich Menschen intensiver mit politischen Nachrichten
auseinandersetzen, die ihrer eigenen politischen Ideologie entsprechen.
„Die Ergebnisse sind überwiegend konsistent mit der Literatur zu
Mediensystemen und jüngeren Studien aus den USA. Neu ist jedoch, dass die
Nutzer*innen bei der Auswahl von Nachrichtenquellen so stark von ihren
Nutzungsinteressen wie Politik oder Unterhaltung geleitet werden“, so
Sebastian Stier, Koautor der Studie und Professor für Computational Social
Science an der Universität Mannheim sowie Leiter der Abteilung
Computational Social Science bei GESIS.

Methodische Innovationen und künftige Forschungsrichtungen
Die Studie nutzt eine Kombination aus passiv erhobenen Web-Browsing-Daten
und Umfragen, um die Grenzen traditioneller Forschungsansätze zu
überwinden. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen zur Unterscheidung
von politischen und nicht-politischen Nachrichteninhalten konnten die
Forschenden eine präzisere Analyse der Nachrichtennutzung vornehmen. Stier
betont die Notwendigkeit weiterer Forschung: „Es ist wichtig, auch
Wirkungsstudien durchzuführen, um ein umfassenderes Bild der Folgen von
ideologisch geprägter Nachrichtennutzung auf die demokratische
Willensbildung zu erhalten.“

GESIS – Leibniz-Institut für Sozial­wissenschaften st eine
forschungs­basierte Infrastruktur­einrichtung für die
Sozial­wissenschaften und führt eigene interdisziplinäre Forschung durch.
GESIS konzentriert sich auf die Forschungs­bereiche Survey Methodology,
Computational Methods, Research Data Management und Substantive Research.
Die Ergebnisse der Forschung dienen sowohl der Gewinnung
wissenschaft­licher Er­kenntnisse als auch der nachhaltigen Verbesserung
der GESIS-Angebote für die Sozial­wissenschaften. Mit seinen Angeboten
unter­stützt GESIS Forschende, die mit quantitativen Daten zu
sozial­wissenschaft­lichen Fragestellungen arbeiten.