Projekt verwandelt Olivenabfälle in Superkondensatoren

Ein Projekt in Spanien hat erfolgreich Olivenabfälle in Aktivkohle mit vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.

Am Ende seiner Forschungsphase hat das CARBON+-Projekt, ein gemeinsames öffentlich-privates Vorhaben, die Effizienz des Produkts als Superkondensator Material, seine Wirksamkeit bei der Abwasserbehandlung und sein Beitrag zur Verlängerung der Lebensdauer von Salzlake bei der Olivenverarbeitung.

Das Projekt wurde 2022 im Rahmen des Programms für strategische Projekte in Zusammenarbeit mit der Valencianischen Innovationsagentur der Regionalregierung der Valencianischen Gemeinschaft ins Leben gerufen und von der Europäischen Union kofinanziert. Durchgeführt wurde es von Greene Enterprise, Aceitunas Serpis, der Universität Alicante und Aitex.

Die Arbeiten wurden in Greenes Pilotanlage im Industriepark Elche durchgeführt. Dabei wurden Rückstände aus der Olivenverarbeitung verwendet, die von Serpis, einem Hersteller von Tafeloliven, geliefert wurden. Die Rückstände bestehen hauptsächlich aus Olivenkernen und Salzlake, den wichtigsten Abfallprodukten des Olivensektors, die bei der Verarbeitung von Manzanilla- und Hojiblanca-Tafeloliven anfallen.

Trotz umfangreicher Forschungen in den letzten Jahren zur Anwendung der Prinzipien der Kreislaufwirtschaft auf die Tafeloliven- und Olivenölindustrie landet der Großteil der Abfälle noch immer auf Mülldeponien.

Das Endziel des CARBON+-Projekts bestand darin, diese Abfallstoffe durch Pyrolyse in einem wirtschaftlich tragfähigen Industrieprozess in hochwertige Aktivkohle umzuwandeln.

Dies wurde erreicht, und es wurde Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von 1,440 Quadratmetern pro Gramm hergestellt. Da eine der nützlichsten Eigenschaften von Aktivkohle ihre Adsorptionsfähigkeit ist (die Haftung von Atomen, Ionen oder Molekülen aus einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem gelösten Feststoff an einer Oberfläche), gilt: Je größer die Oberfläche, desto wirksamer ist die Kohle in solchen Anwendungen.

Neben der erfolgreichen Entwicklung dieses Prozesses wurden drei wichtige industrielle Anwendungsgebiete untersucht, um den potenziellen Endnutzerwert der Aktivkohle zu ermitteln.

Bei der ersten Methode wird die hohe Adsorptionskraft des Produkts genutzt, um organische Schwebestoffe und in der gebrauchten Olivenfermentationslake gelöste Phenolverbindungen zu entfernen.

Dadurch kann die Salzlake direkt in der Olivenverarbeitungsindustrie wiederverwendet werden, was zu weniger Abfall und damit verbundenen Kosten führt. Die Aktivkohle des Projekts war in dieser Hinsicht wirksamer als kommerzielle Alternativen und entfernte aufgrund ihrer größeren Porosität einen höheren Polyphenolgehalt.

In einer ähnlichen Anwendung erwies sich Aktivkohle als wirksam bei der Geruchsentfernung bei der Abwasserbehandlung. Dies wurde durch Tests des Produkts mit Gärsalzlauge, Textilabwasser und normalem städtischen Abwasser aus einer aktiven Kläranlage nachgewiesen.

Abschließend wurde die gewonnene Aktivkohle auf ihre mögliche Verwendung in Superkondensatoren zur Energiespeicherung untersucht. In den letzten Jahren ist das Interesse an der Verwendung von Aktivkohle zur Energiespeicherung wieder gestiegen und sie bleibt ein starker Kandidat bei der Suche nach porösen Materialien, die die Wasserstoffwirtschaft ermöglichen könnten.

Kohlenstoffbasierte Superkondensatoren bestehen aus zwei porösen Kohlenstoffelektroden mit einer großen spezifischen Oberfläche, die in einen Elektrolyten eingetaucht und durch eine Membran getrennt sind.

Die Energiespeicherung erfolgt vollständig elektrostatisch und ist daher für die Integrität und Stabilität der Elektroden ungefährlich. Dadurch kann der Superkondensator bis zu 100,000 Lade-Entlade-Zyklen mit einer Elektrolyt-Verschlechterungsrate von unter 10 Prozent durchführen, was eine solche Energiespeicherung für Anwendungen wie Elektrofahrzeuge äußerst wünschenswert macht.

Es zeigte sich, dass die Leistung der aus dem Projektmaterial hergestellten Elektroden mit der der aus handelsüblicher Aktivkohle hergestellten Elektroden vergleichbar war, wenn auch etwas schlechter.

Die elektrochemische Leistung verbesserte sich, nachdem die Aktivkohle mit Salzsäure gewaschen und ihre Oberflächenchemie durch Wärmebehandlung verändert wurde. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die in dieser Phase erreichte Leistung ausreichend hoch war, um weitere Forschung und Entwicklung zu rechtfertigen.

Diese Schlussfolgerung wurde auch hinsichtlich des gesamten Projekts gezogen. Greene erklärte: ​"Kurz gesagt unterstreichen diese Ergebnisse das Potenzial von Aktivkohle in verschiedenen Anwendungsbereichen und werden dazu beitragen, dass beide Unternehmen die wirtschaftliche Machbarkeit einer Skalierung des Prozesses auf ein industrielles Niveau untersuchen können.“

• Zeitschrift für Energiespeicherung
• Greene