Kühlkammer

Um die Arbeitsbedingungen der SophiA-Kälteanlage in verschiedenen Klimazonen zu simulieren, wird im Labor der Hochschule Karlsruhe (HKA) eine kleine Kühlzelle anstelle eines 40-Fuß-Containers aufgebaut. Die Komponenten befinden sich daher außerhalb der Zelle. Der Propankreislauf ist gekapselt und die ATEX-zertifizierte Lüftung saugt ständig Luft an, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Ein Plattenwärmetauscher dient als Propankondensator. Durch Regulierung des Wassermassenstroms kann die Verflüssigungstemperatur angepasst werden, um unterschiedliche Umgebungstemperaturen zu simulieren, denen der Luftkondensator in Afrika ausgesetzt ist. Isolierplatten unterteilen die Zelle in eine +5°C- und eine -30°C-Kammer. Elektrische Heizelemente simulieren die Wärmeleitung der Umgebungstemperatur in den Kühlcontainer. Der Verdampfer des R744-Kreislaufs ist in einem Gehäuse mit einem innovativen Klappensystem untergebracht. Während des Abtauzyklus ist die Klappe zum -30°C-Raum geschlossen, während die Klappe zum +5°C-Raum geöffnet ist. Auf diese Weise wird dem Raum beim Abtauen Wärme entzogen. Ein herkömmlicher Gefrierschrank, der mit einem Expansionsgefäß und einem Ethankompressor ausgestattet ist, kühlt in der -30°C-Kammer auf -70°C. Während der Prüfung wird die Hochdruckabschaltung erreicht, wenn die Umgebungsluft -25°C beträgt. Um dem Betreiber des Kühlcontainers einen größeren Temperaturbereich zu ermöglichen, wird das Ethan mit einer kleinen Menge Propan gemischt. Neue Tests werden zeigen, wie der Gefrierschrank mit dem neuen Kältemittel funktioniert, während der Rest der Kühlkaskade gebaut wird.

Technologien zur Wasseraufbereitung

Das typischerweise für Membranbioreaktoren eingesetzte getauchte Ultrafiltrations (UF)-Membranmodul des SophiA-Partners Martin Systems GmbH produziert hygienisch einwandfreies Trinkwasser, indem es suspendierte organische und anorganische Verunreinigungen zurückhält. Durch ultraviolette (UV) Strahlung kann das behandelte Wasser für die Lagerung desinfiziert werden. Die UF-Technologie wird mit dem 0,45m2 großen Aqua Mini Cube und den 6,25m2 großen FM6-Modulen von Martin Systems demonstriert, die im Labor der HKA aufgebaut wurden, um Wasser aus einer trüben Modellsuspension zu filtern.

Abbildung 1. Ultrafiltrationsanlage mit getauchtem Cube® FM 06 der Martin Systems GmbH im Labor der HKA Hochschule Karlsruhe (Foto mit freundlicher Genehmigung: Duc N. Dinh)

Die Technologie der kapazitiven Membranentionisierung (MCDI) wird bei HKA untersucht, um entionisiertes Wasser mit einer Leitfähigkeit von unter 20 µS/cm für die Dampferzeugung herzustellen.

Abbildung 2. Membran-Kapazitiv-Deionisation (MCDI) C12-Modul von Voltea INC im Labor der Hochschule Karlsruhe (Foto: Paul Reis)