Ziel der Entwicklung

Ammoniak-Absorptionsanlagen (Kältemaschinen und Wärmepumpen) werden, im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen Kompression Kältemaschinen und Kompressionswärmepumpen, mit Wärmeenergie angetrieben. Stammt die Wärmeenergie zum Beispiel aus Solarthermie, Geothermie oder Abwärme, so können diese Maschinen ohne fossile Energieträger betrieben werden. Die eingesetzten Arbeitsstoffe Wasser und Ammoniak sind natürlich vorkommende Verbindungen, leisten keinen Beitrag zur Erderwärmung (GWP = 0) und besitzen auch kein Ozonabbaupotenzial (ODP). Die Weiterverbreitung dieser Technologie in alle Sektoren der Kältetechnik wird durch die Problematik der Korrosion an den metallischen Werkstoffen der Kreisläufe gehemmt. Für den dauerhaften und störungsfreien Betrieb von Ammoniak-Absorptionsanlagen müssen dem System (genauer: der Absorptionslösung) Chemikalien, sogenannte Korrosionsinhibitoren, zugesetzt werden. Dafür werden, vor allem bei höheren Temperaturen, Cr(VI)-Verbindungen verwendet, deren Einsatz aufgrund ihrer krebserregenden Eigenschaften seit 2017 eingeschränkt ist. Im Rahmen des Projektes sollte ein Cr(VI)-freier Korrosionsinhibitor identifiziert werden.

Vorteile und Lösungen

Für die Identifikation eines Chrom(VI)-freien Korrosionsinhibitors wurde eine Strategie entwickelt, die die Untersuchung einer großen Anzahl potentieller Alternativen ermöglicht. Aus insgesamt mehr als 200 Substanzkombinationen (Versuchsansätzen) konnten durch einen im Projekt entwickelten Schnelltest zwölf vielversprechende Alternativen für weiterführende Labortests identifiziert werden. Der entwickelte Schnelltest hat sich als sehr effizient in Bezug auf die Identifizierung potentieller Korrosionsinhibitoren erwiesen. Durch die Verwendung von dichtenden Reaktionskammern kann dieser Test auch bei deutlich erhöhten Temperaturen durchgeführt werden, wodurch bereits beim Screening anwendungsnahe Bedingungen herrschen.
Nach Beendigung des Forschungsvorhabens stehen drei Chrom(VI)-freie Korrosionsinhibitoren für Ammoniak-Absorptionsanlagen zur Verfügung, deren prinzipielle Eignung im Labortest nachgewiesen wurde. Für das innovative Segment der Absorptionstechnik ist die wirksame Alternative zu Cr(VI)-Verbindungen von großer Bedeutung, da die Umweltfreundlichkeit dieser Technologie nicht mehr durch den Einsatz einer umweltschädlichen Substanz gemindert wird.

Zielgruppe und Zielmarkt

Zielmärkte für die neuen Korrosions-Inhibitoren für Ammoniak-Absorptionsanlagen sind die Hersteller und Anwender entsprechender Anlagen in Deutschland und Europa.