SOL: CO2 - ein nützliches Technik-Gas
Gewinnung, Anwendung, Nutzen
CO2 ist ein Gas, das nicht nur für Pflanzen überlebenswichtig ist, sondern auch in der Technik eine wichtige Rolle spielt. Ob Spritzgussbereich oder Lebensmitteltechnik, ohne CO2 wäre das moderne Leben undenkbar. Ein wichtiger Produzent dieses wertvollen Gases ist das Unternehmen SOL, das zur CO2-Gewinnung am Standort Burgbrohl auf Lagerstätten zurückgreift, die in grauer Vorzeit von Vulkanen gebildet wurden.
Die Luft ist aus verschiedenen Gasen zusammengesetzt. Der Anteil von Stickstoff beträgt rund 78 Prozent, der von Sauerstoff rund 21 Prozent. Das Edelgas Argon ist zu 0,934 Prozent in der Luft enthalten, CO2 dagegen aktuell nur in der winzigen Menge von 0,038 Prozent. Dieses Gas ist für Pflanzen überlebenswichtig, da es ein notwendiger Baustein für deren Gerüstaufbau mittels Photosynthese ist. Ohne CO2 wäre die Erde ohne Pflanzenbewuchs und damit wüst und leer.
Ebenso wären ohne CO2 in der Technik viele Dinge undenkbar, die erst unser modernes Leben ermöglichen. Beispielsweise bleiben Lebensmittel unter einer CO2-Schutzgasatmosphäre länger haltbar. Mit CO2 werden zudem Erzeugnisse wie Nüsse, Kaffeebohnen oder Gewürze begast, um im Transportbehälter verbliebene Schädlinge abzutöten. Eine Revolution im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren mit Insektiziden oder Giftgasen, die Mensch und Umwelt stark belasten. Darüber hinaus wird CO2 in modernen Schlachtbetrieben genutzt, um schlachtreife Tiere vor dem Öffnen der Hauptschlagader zu betäuben.
CO2 kommt jedoch auch in Gewächshäusern zum Einsatz, wo es eingeleitet wird, um das Wachstum beispielsweise von Tomaten, Paprika oder Gurken zu optimieren. Es wurde zudem festgestellt, dass eine CO2-Zugabe im Gießwasser sich positiv auf das Pflanzenwachstum auswirken kann. CO2 ist ein sehr universell einsetzbares Gas, das gerade in der Technik in unterschiedlichen Aggregatzuständen wertvolle Dienste leistet. Es wird als Löschmittel ebenso eingesetzt, wie zum Reinigen empfindlicher Teile. Es dient zum Kaltschrumpfen von Metallteilen oder zusammen mit Wasser zum Erzeugen von Wasserstoff.
Kein Wunder, dass das Unternehmen SOL sich angesichts der Anwendungsvielfalt für CO2 über volle Auftragsbücher freuen kann.
Viele Wege zur Gewinnung
CO2 kann über verschiedene Wege gewonnen werden. Beispielsweise fällt dieses Gas als Abgas bei der Gewinnung von Bioethanol für Kraftstoffe an. Eine wichtige CO2-Quelle besitzt das Unternehmen unterhalb des Firmensitzes in Burgbrohl: ehemals aktive Vulkane. Vulkane besitzen sehr große CO2-Lagerstätten. Diese bleiben bestehen, wenn der Vulkan erlischt.
Interessant ist die Art und Weise, wie das CO2-Gas aus vulkanischen Lagerstätten gewonnen wird: Es werden Bohrungen in mehrere hundert Meter Tiefe niedergebracht, in denen sich nach einiger Zeit Wasser ansammelt. Nachdem das Wasser einen bestimmten Pegelstand erreicht hat, wird eine Kupferlanze in das Wasserloch getaucht und von oben CO2 durch das Rohrgestänge gepresst. Dieses „Impfen“ bewirkt, dass das Wasser zu sprudeln beginnt und unter hohem Druck – ähnlich eines Geysirs – nach oben schießt.
Durch die in Gang gesetzte Saugwirkung wird ständig neues Wasser und CO2 aus der Umgebung angesaugt, weshalb der Wasserfluss nicht mehr versiegt.Das nach oben transportierte, CO2-versetzte Wasser wird nun auf dem Werksgelände durch eine speziell konstruierte Anlage geleitet, um das CO2 vom Wasser abzutrennen.
Der Trennprozess ist verblüffend einfach: Das Wasser wird durch Siebe geleitet, die es in Tropfen aufteilen. Diese Tropfen fallen nach unten, treffen auf ein Prallblech, woraufhin das CO2 frei wird. Aus einem Kubikmeter CO2-Gas werden so stolze zwei Kilogramm CO2 gewonnen.
Verflüssigen auf clevere Art
In der Regel wird CO2 in flüssiger Form ausgeliefert. Deshalb wird das CO2-Gas anschließend gefiltert sowie getrocknet und in einen CO2-Verflüssiger genannten Behälter geleitet, wo es Rohre aus Kupfer durchströmt, die an der Außenseite von Ammoniak umspült werden, der von einem Kompressor verdichtet wurde. Ähnlich wie in einem Kühlschrank entzieht der Ammoniak beim Verdampfen dem Kupfer seine Wärmeenergie, woraufhin das in den Rohren befindliche CO2 bei -45 Grad Celsius flüssig wird. In diesem Zustand wird das CO2 in Flaschen und Drucktanks verfüllt, um damit Industriekunden zu beliefern.
Diese können das flüssige CO2 beispielsweise zur Produktion von Trockeneis-Pellets nutzen, um diese für Reinigungszwecke zu nutzen. Dazu wird das CO2 einem einfachwirkenden Zylinder zugeführt, der an der Stirnseite mit einer Platte versehen ist, in der zahlreiche Bohrungen eingebracht wurden. Beim Verpressen des fest gewordenen CO2s, was auch als CO2-Schnee bezeichnet wird, durch diese Bohrungen entstehen CO2-Pellets, auch Trockeneis-Pellets genannt, die in einem isolierten Behälter gesammelt werden.
Ideal für zahlreiche Zwecke
Da dieses Trockeneis eine Kühlung ohne zusätzliche Aggregate und ohne Energiezufuhr ermöglicht, wird es beispielsweise von Krankenhäusern verwendet, um Spenderorgane sicher frisch zu halten beziehungsweise an ein anderes Krankenhaus zu verbringen, wo ein Empfänger auf das lebensrettende Organ wartet.
Trockeneis kann jedoch auch in Trockeneisstrahlgeräten verwendet werden. Dort werden die eingefüllten Trockeneispellets mit Druckluft vermischt und mit hoher Beschleunigung durch einen Strahlschlauch zur Düse transportiert, wo sie mit nahezu Schallgeschwindigkeit als gebündelter Strahl austreten. Die hohe kinetische Energie erlaubt das Abreinigen hartnäckiger Verschmutzungen, ohne das Werkstück zu beschädigen. Diese Reinigungsmethode ist derart schonend, dass sie sogar für empfindliche Teile aus dem 3D-Drucker geeignet ist, wo scharfe Kanten nicht beschädigt werden dürfen. Die Geräte selbst sowie die Schläuche und Düsen sind entsprechend an die Belastung des CO2-Trockeneisstrahlens angepasst, schließlich müssen nicht nur abrasiv wirkende Kräfte, sondern auch tiefe Temperaturen weggesteckt werden.
Die Reinigungskraft der CO2-Pellets beruht darauf, dass durch die niedrige Temperatur des Trockeneises der Schmutz auf der Oberfläche des Objekts versprödet, was dazu führt, dass dieser beim Aufprall des Trockeneises von der Oberfläche weggeschleudert wird. Zusätzlich geht das Granulat vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand über, was mit einer Expansion des Gasvolumens um das 500- bis 700-fache einhergeht. Auf diese Weise werden die Schmutzteilchen praktisch von der Oberfläche abgesprengt.
Für Empfindliches
Sollte dieses Verfahren für besonders empfindliche Teile nicht geeignet sein, so bietet sich das Schneestrahlen an. Hier wird nicht mit Trockeneispellets, sondern mit flüssigem CO2 gearbeitet, das z.B. in Flaschen mit Tauchrohr abgefüllt ist. Das Gas wird mit einem Druck von 50 bis 60 Bar in eine spezielle Expansionskammer einer Strahlpistole geleitet, wo es – bedingt durch die Expansion – auf minus 78,5 Grad Celsius abkühlt. Bei diesem Prozess entsteht Trockeneisschnee, der per Druckluft beschleunigt und auf die zu reinigende Oberfläche gestrahlt wird. Auch in diesem Verfahren wirken die gleichen Effekte, wie sie bereits beim Strahlen mit Pellets beschrieben wurden.
Das Reinigen mit CO2 ist optimal für Industrie 4.0-Lösungen, da sich diese Technik problemlos in eine automatisierte Umgebung integrieren lässt. Hinzu kommt, dass die mit Trockeneis gereinigten Oberflächen nicht zusätzlich manuell nachgereinigt werden müssen. Dadurch, dass das CO2 rückstandslos sublimiert, bleiben keine öligen oder wässrigen Reste zurück, die von Hand beseitigt werden müssten.
Die trockene Reinigung ist für das Säubern von Spritzgussformen ebenso perfekt wie zum besonders einfachen Entfernen von Klebstoffresten in Verpackungsstraßen oder zum problemlosen Beseitigen von Schweißspritzern, die an Schweißstraßen der Automobilwerke anfallen.
Auch Großbäckereien greifen darauf zurück, wenn es gilt, Backstraßen von altem Mehl und Teig zu befreien. Sanitätshäuser hingegen reinigen mit CO2 ihre Rollstühle, Badlifte und andere Hilfsmittel, die sie an bedürftige Personen verliehen hatten.
Die erstklassige Alternative
Es sind noch lange nicht alle Bereiche erfasst, in denen CO2 als Reinigungsmedium hilfreich sein könnte. Firmen sind daher gut beraten, einmal ihr Produktspektrum durchzuforsten, in denen ein CO2-Gerät eine Alternative zu bisher durchgeführten Säuberungsaktionen sein könnte.
Aber auch Privatleute können sich dieser Technik bedienen. Dazu genügt ein Blick ins Branchenbuch oder Internet, wo spezialisierte Dienstleister ihre Reinigungsdienste rund um CO2 offerieren.
