FLANDERS' FOOD RADAR

Recuperatie van zouten, zuren en basen uit proceswater- en reinigingsstromen

In de voedingsindustrie worden drukgedreven membraanprocessen niet enkel ingezet voor waterbehandeling maar meer en meer ook als volwaardige scheidingstechnologie in de eigenlijke productieomgeving. Aanvullend op deze membraantechnologie kunnen een aantal innovatieve, energiezuinige ontziltingstechnieken toegepast worden die de toepassingsmogelijkheden nog verder verruimen. Zo komt bijvoorbeeld het kosteneffectief terugwinnen van zouten, zuren en basen uit proceswater- en reinigingsstromen in het visier.

Membraantechnologie voor processtromen   

Toepassingen van drukgedreven micro-, ultra-, nano-, en omgekeerde-osmose-filtratie worden haast automatisch geassocieerd met waterbehandeling of afvalwaterzuivering.  Toch zijn er wel degelijk toepassingen in bepaalde productieprocesen.  Ze bieden meer bepaald een energie-efficiënt alternatief voor scheidingsprocessen zoals destillatie, filtratie of precipitatie.  Ondermeer in de zuivel-, drank-, gelatine-, ei-, olie- en suikerindustrie hebben drukgedreven membraanprocessen  geleid tot verbeterde procesefficiëntie en productkwaliteitsverhoging.  Ze hebben zelfs de productie van enkele nieuwe 'specialty' producten mogelijk gemaakt.  Toepassingen gaan bijvoorbeeld van de alomgekende verwerkingsprocessen van wei tot het recupereren van aroma componenten uit dranken.

Aanvullende ontziltingstechnologie 

Drukgedreven membraanprocessen resulteren in concentraatstromen waarop via ontziltingstechnieken verdere opzuiveringen kunnen uitgevoerd worden.  Hierbij bieden een aantal nieuwe technieken een alternatief voor de klassieke, dure en energieverslindende indampings- en kristallisatietechnieken.  Zo ligt de investeringskost van een membraandestillatie-kristallisatie unit (MDCr) lager omdat de installatie opgebouwd is uit kunststoffen, terwijl de operationele kost beperkt kan worden door laagwaardige restwarmte te gebruiken.  Elektrodialyse (ED) en capacitieve de-ionisatie (CDI) hebben dan weer het voordeel dat ze bij lagere zoutconcentraties zeer energiezuinig zijn.  Gecombineerd met specifieke membranen kan ED - net zoals nanofiltratie - gebruikt worden om één- en tweewaardige ionen te scheiden.  Daarenboven laten deze technieken ook toe om water te recupereren en gelijktijdig de warmte van deze stromen aan te wenden zodat een volledige kringloopsluiting bekomen kan worden.  Ook interessant is dat ontziltingstechnieken niet alleen mogelijkheden bieden voor de recuperatie van zouten, maar ook ingezet kunnen worden voor de recuperatie van zuren en basen door een elektrodialyse met bipolaire membranen uit te voeren. 


Ontziltingstechnieken

Volgende ontziltingstechnieken (of ontzoutingstechnieken) komen  steeds dichter bij het stadium van industriële inzetbaarheid:

  • Membraandestillatie (MD): water wordt uit de zoutstroom verdampt, de damp permeëert door een hydrofoob membraan en wordt vervolgens weer gecondenseerd.  De drijvende kracht voor de membraanfiltratie is een verschil in temperatuur en dus ook dampdruk over het membraan.
  • Elektrodialyse (ED): zoutionen migreren uit de zoutstroom door een elektrisch veld.  Het transport van de ionen wordt beperkt door afwisseling van anion- en kationwisselende membranen, waardoor ze in bepaalde compartimenten opgeconcentreerd worden.   
  • Capacitieve deionisatie (CDI): zoutionen worden uit de zoutstroom verwijderd door elektrosorptie op koolstofelektroden.  Ionselectieve membranen voor de elektroden verhogen de efficiëntie van het proces.


Toepasbaarheid

In de voedingsindustrie zijn mogelijke toepassingen het terugwinnen van zouten uit zoutrijke stromen (bv. pekels) en het recupereren van zuren en basen uit afvalstromen van reinigingsprocessen.  Deze laatsten kennen een belangrijk chemicaliënverbruik, denk maar aan 'Cleaning In Place' (CIP) programma's die stappen omvatten waarbij er gespoeld wordt met loog en zuur.  Die sterk basische en zure stromen kunnen behandeld worden met pH-stabiele membraansystemen. 

De toepasbaarheid van deze nieuwe technieken hangt sterk af van site-specifieke condities, zoals de samenstelling en het volume van de te behandelen stromen, de gewenste waterkwaliteit, de aanwezigheid van restwarmte, de beschikbare ruimte,...  Verder geldt als vuistregel dat ze beter toegepast worden op individuele ex-processtromen dan op het gemengde effluent van een fabriek. 

Nuttige links

Bronnen

  • De Schepper, W.  (2012).  Ontzouting – nieuwe perspectieven voor industriële waterkringloopsluiting?  ECOTIPS, april-mei 2012, 12-15
  • Sofie Van Ermen en Peter Cauwenberg, VITO

Nuttige links