Offshore-Anlage zur Verarbeitung und Nutzung von CO² zur Gewinnung von Aminosäuren, zur Gewinnung von Nebenprodukten und zur Abtrennung von Lithium aus Meerwasser und deren Funktionsweise

Bereich der Technik

Die Erfindung betrifft eine kompakte Offshore-Anlage zur ökologischen Produktion von Energie, Wasser, CO2, Aminosäuren und Lithium mit anschließender ökologischer Produktion und Verarbeitung von Sekundärrohstoffen sowie das Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage.

Aktueller Stand der Technik

Seit langem ist unser Planet mit ökologischen Herausforderungen und der Störung der Ökosysteme auf der Welt, einem kritischen Wassermangel an bestimmten Orten und einem Überschuss an Plastikabfällen konfrontiert. Darüber hinaus werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um den CO2-Fußabdruck zu verringern und auf den Einsatz fossiler Brennstoffe und Rohstoffe zu verzichten.

Europa als Ganzes muss sich an die vorgegebenen Klima- und Ressourcenziele halten. Zudem gilt es, Arbeitsplätze zu erhalten und neue qualifizierte Arbeitsplätze zu schaffen. Die Veränderungen sollen dennoch die bestehende Lebensqualität sichern und nachhaltig verbessern, ohne die Lebenshaltungskosten wesentlich zu erhöhen.

In letzter Zeit wurden einige neue Disziplinen entwickelt und neue Erkenntnisse gewonnen, die noch nicht in die oben genannten Zielsetzungen eingeflossen sind. Daher ist es notwendig, die Auswirkungen dieser neuen Ideen in konkrete Ergebnisse umzusetzen und diese in erfolgreiche Umsetzungen zu überführen.

Ziel der Erfindung ist es, ein solches geschlossenes Produktions- und Verarbeitungssystem vorzustellen, das ohne bürokratische Verzögerungen organisiert werden könnte und die Bereitstellung der notwendigen Rohstoffe für die Verbesserung des Ökosystems auf dem Planeten ermöglichen würde.

Das Wesentliche der Erfindung

Die oben genannten Mängel werden durch das kompakte Offshore-Verarbeitungs- und Produktionssystem gemäß der Erfindung beseitigt, dessen Kern darin besteht, dass es auf einer festen, auf Pfählen auf dem Meeresboden an einem geeigneten Ort weit genug von der Küste entfernt errichteten Plattform angeordnet ist und besteht von mindestens:

- Flüssigsalzreaktor

- Entsalzungsanlage

- Filter zur CO2-Produktion

- Eine Station zur Herstellung der Aminosäure Methionin

- Wasseraufbereitungsanlagen

- Pumpstation zum Pumpen von Wasser vom Boden

- Eine Anlage zur Gewinnung von Lithium aus Wasser

- Der Pier

Gegenstand der Erfindung ist auch das Verfahren zum Betrieb der oben genannten Anlage, das darin besteht, dass in der ersten Phase ein Flüssigsalzreaktor zur Versorgung der Anlage mit elektrischem Strom gebaut wird, gleichzeitig wird eine Entsalzungsanlage gebaut als Reaktor, und das Salz aus diesem Prozess wird im Reaktor verwendet und dann wird eine Wasseraufbereitungsanlage gebaut und in Betrieb genommen, wo entsalztes Wasser abgeleitet wird, ein Filter wird gebaut, um CO2 aus der Luft zu trennen, ein Pier wird gebaut), eine Station zur Herstellung der Aminosäure Methionin, während das aufbereitete Wasser aus der Wasseraufbereitungsanlage in Reservoirs eingeleitet wird und dieses Wasser dann zum Teil zur Wasserversorgung des Systems verwendet wird und zum anderen Teil Mit Schiffen in wasserarme Gebiete transportiert, ist ein Teil des CO2 für den kommerziellen Export außerhalb des Systems bestimmt, der andere Teil des CO2 ist für die Station zur Herstellung der Aminosäure Methionin bestimmt und die Aminosäure wird als a exportiert Dabei wird über einen Reaktor und eine Pumpe Wasser vom Meeresgrund abgepumpt und das so gewonnene lithiumhaltige Wasser in einer Anlage zur Gewinnung von Lithium aus Meerwasser abgetrennt, wobei das Produkt dieses Prozesses wiederum Lithium ist zum Export zum Hafen transportiert.

Klärung von Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. 1 stellt ein Schema des Offshore-Systems gemäß der Erfindung dar und Abb. 2 ist eine schematische Übersicht über den Betrieb des Offshore-Systems aus Abb. 1.

Beispiele zur Umsetzung der Erfindung

Feige. Figur 1 zeigt das System 1, das auf einer festen, auf Pfählen auf dem Meeresboden errichteten Plattform 2 an einem geeigneten Ort weit genug von der Küste entfernt, also im offenen Meer im Sinne internationaler Vereinbarungen, angeordnet ist. Ebenso werden Minenturmsysteme relativ weit von der Küste entfernt errichtet. Dies kann als nationales oder internationales Projekt realisiert werden.

Das System auf Plattform 2 besteht mindestens aus:

- Flüssigsalzreaktor 3

- Entsalzungsanlage 4

- Filter 5 zur CO2-Produktion

- Station 6 zur Herstellung der Aminosäure Methionin

- 7 Wasseraufbereitungsanlagen

- Pumpstation 8 zum Pumpen von Meerwasser vom Boden

- Anlage 9 zur Gewinnung von Lithium aus Meerwasser

- Pier 10

Reaktor 3 aus flüssigem Salz 3 ist die Energiequelle für alle Komponenten des Systems.

Schmelzsalzreaktoren (MSR – Molte Salt Reactor) sind Kernreaktoren, in denen der Kernbrennstoff in Form von geschmolzenem Salz (z. B. Uranchlorid) vorliegt. Bei diesem Reaktortyp wird der Kernbrennstoff in Form einer Flüssigkeit gleichmäßig im Primärkreislauf des Reaktors verteilt. Bei diesem Reaktortyp ist der Kernbrennstoff in Form einer Flüssigkeit gleichmäßig im Primärkreislauf des Reaktors verteilt, sodass ein Schmelzen des Kerns im klassischen Sinne ausgeschlossen ist – der Kern befindet sich immer in einem absichtlich geschmolzenen Zustand. Flüssigsalzreaktoren können mit Moderator und thermischen Neutronen oder ohne Moderator mit schnellen Neutronen ausgelegt werden; in beiden Fällen ist auch ein Betrieb als Brutreaktor möglich. Reaktoren mit flüssigen Salzen können mit einem stark negativen Temperaturkoeffizienten ausgelegt werden, was eine Überlastung, wie sie beispielsweise bei der Atomkatastrophe von Tschernobyl der Fall war, prinzipiell unmöglich macht.

Flüssigsalzreaktoren arbeiten bei Atmosphärendruck, nicht wie Druckwasserreaktoren oder Siedewasserreaktoren bei 50 bis 150 bar Druck, eine Dampfexplosion im Reaktorkernbereich ist daher nicht möglich.

Diese Energie wird von der Entsalzungsanlage 4 genutzt, an die sich die Wasseraufbereitungsanlage 7 anschließt. Dort kann das Wasser auf die erforderliche Qualität aufbereitet werden, ein Teil des Wassers kann für den Bedarf anderer Produktionseinheiten verwendet werden, ein Teil kann an Land transportiert werden, insbesondere in Gebiete mit Wassermangel. Das Ergebnis der Entsalzung ist sowohl Süßwasser als auch Salz 15. Und dies wird beim Betrieb von Reaktor 3 mit flüssigen Salzen benötigt.

Die Produktion von CO2 über Filter 5 ist wichtig, da das gefilterte CO2 in Form von Briketts oder Pellets ein wichtiger Exportartikel ist. Ein Teil des CO2 wird somit exportiert. Die Energie für die Filter 5 wird wiederum vom Flüssigsalzreaktor 3 bereitgestellt. Auf der Plattform 2 wird daher ein geeigneter Hafen mit einer Anlegestelle 10 zur Verladung von CO2-Pellets oder -Briketts auf Transportschiffe 11 eingerichtet.

Die Produktion von CO2 auf Filter 5 wird zusätzlich zum oben genannten Export direkt auf Plattform 2 genutzt, da es in Station 6 zur Produktion der Aminosäure Methionin in Methionin umgewandelt wird. Die Energie für diese Station 6 wird wiederum vom Flüssigsalzreaktor 3 bereitgestellt. Das Produkt dieses Prozesses ist die Aminosäure 12, die wiederum in Containern zum Export zum Hafen 10 transportiert wird.

Ein weiteres äußerst wichtiges Produkt aus diesem Offshore-System 1 ist Lithium 13. Der erste Schritt zu seiner Gewinnung ist das Pumpen von Wasser vom Boden mit einer Pumpe 8. Die Energie für die Pumpe 8 wird wiederum vom Flüssigsalzreaktor 3 bereitgestellt.

Dieses extrahierte Wasser enthält Lithium und dieses wird in Anlage 9 zur Gewinnung von Lithium aus Wasser abgetrennt. Die Energie für Anlage 9 wird wiederum vom Flüssigsalzreaktor 3 bereitgestellt. Das Produkt dieses Prozesses ist Lithium 13, das wiederum zum Export zum Hafen 10 transportiert wird. Für diesen Prozess sind keine geothermischen Bohrungen tief im Meeresboden erforderlich, was die Umweltfreundlichkeit des Systems verbessert.

Feige. Abb. 2 zeigt das Betriebsschema der Offshore-Anlage 1 aus Abb. 1. System 1 funktioniert wie folgt:

In der ersten Phase wird Reaktor 3 auf flüssigen Salzen gebaut, um das System mit Strom zu versorgen. Beim Bau werden zB Batteriespeicher zur Stromversorgung, Wasserspeicher zur Wasserversorgung eingesetzt. Gleichzeitig mit dem Reaktor 3 für Flüssigsalze wird die Entsalzungsanlage 4 gebaut. Dadurch wird die grundlegende Energiestruktur des Systems sichergestellt, wenn eigene Strom- und Wasserquellen zur Verfügung stehen. Anschließend wird eine Wasseraufbereitungsanlage 7 gebaut und in Betrieb genommen, in der das entsalzte Wasser eingeleitet wird. Von der Wasseraufbereitungsanlage 7 wird das aufbereitete Wasser in die Wasserreservoirs 16 umgeleitet und dieses Wasser dann teilweise zur Wasserversorgung des Systems verwendet und teilweise auf Schiffen 11 in Gebiete mit Wassermangel transportiert.

Anschließend werden Filter 5 gebaut, um wie angegeben das CO2 aus der Luft zu filtern. Dies gewährleistet den Rohstoff in Form von gefiltertem CO2. Anschließend liefere ich sie zur aufgebauten Station 6 zur Herstellung der Aminosäure Methionin. Das Produkt dieses Prozesses ist die Aminosäure 12, die in Containern zum Exporthafen 10 transportiert wird.

Tatsächlich ist die Aminosäure Methionin ein idealer Transferhelfer und Ausgangsstoff für andere Aminosäuren. Man kann daher sagen, dass es als Starter für viele Prozesse in unserem Organismus fungiert. Darüber hinaus sind seine antioxidativen und entgiftenden Eigenschaften bekannt. Außerdem schützt es die Leber oder hilft uns bei der Bekämpfung von Übergewicht.

Methionin gehört zu den essentiellen Aminosäuren. Das bedeutet, dass der Körper es nicht selbst herstellen kann und es daher über die Nahrung aufnehmen muss. Quellen dieser Aminosäure sind zum Beispiel: Fleisch, Fisch, Eier, Joghurt, Nüsse, aber auch Getreide,

Methionin ist der Ausgangsstoff für die Bildung von Cystein, Taurin, Carnitin, Adrenalin oder Melatonin. Cystein schützt den menschlichen Körper vor freien Radikalen und den Auswirkungen einer schlechten Umwelt. Taurin senkt beispielsweise den Blutdruck, Carnitin hilft beim Stoffwechsel, Adrenalin bereitet den Körper auf Gefahren vor und Melatonin verbessert unseren Schlaf. Methionin ist für all diese Aminosäuren und Hormone buchstäblich unverzichtbar.

Methionin ist auch für die Fähigkeit des Körpers verantwortlich, Abfallprodukte über den Urin auszuscheiden. Bei einem Mangel an dieser Aminosäure steigt das Risiko für Schwellungen, Entzündungen und bakterielle Erkrankungen. Aufgrund der bisherigen Informationen können wir uns nicht einmal wundern, dass Methionin den günstigen pH-Wert unseres Urins regulieren kann. Es verhindert das Auftreten von Erkrankungen des Harnsystems oder das Auftreten von Zysten und Entzündungen.

Wie bereits erwähnt, macht Methionin durch seine Fähigkeiten im Bereich des Schutzes vor gefährlichen Giftstoffen auf sich aufmerksam. Es schützt nicht nur unsere Leber, sondern bekämpft auch freie Radikale, die beispielsweise Zivilisationskrankheiten verursachen. Dadurch wird es zu einem wichtigen Antioxidans. In letzter Zeit nimmt die Bedeutung von Methionin auch im Zusammenhang mit Reduktionsdiäten zu. Methionin gilt als sogenannter Fatburner. Darüber hinaus ist es in Produkten enthalten, die den Zustand unserer Haut, Nägel oder Haare verbessern.

Dabei wird Kohlendioxid direkt aus der Luft aufgefangen, isoliert und in speziellen Behältern gelagert. CO2 ist dann nicht mehr nur ein Schadstoff, der bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken oder Diesel in Motoren in die Luft gelangt. Im Gegenteil, es wird zu einem Rohstoff, den wir nutzen können.

Der gesamte Prozess auf Filter 5 läuft so ab, dass Windkraftanlagen die Basis bilden. Diese saugen Umgebungsluft an und leiten sie durch eine wässrige Lösung, die als Filter fungiert. Im Filter werden CO2-Moleküle aufgefangen, die anschließend verdampft, gespeichert und in Form von Zylindern komprimiert werden. Kohlendioxid wird in der Industrie bei der Herstellung von Stahl, Beton, verschiedenen Füllstoffen, Farben, Kunststoffen oder Düngemitteln eingesetzt. Noch attraktiver ist jedoch eine einzigartige Lösung – die Verwendung zur Herstellung von Kraftstoffen für Autos.

Als nächstes wird eine Pumpe 8 zum Pumpen von Wasser vom Meeresboden gebaut und an die Energie aus Reaktor 3 angeschlossen. Das so gewonnene Wasser enthält Lithium und dieses wird in der Anlage 9 zur Gewinnung von Lithium 13 aus Meerwasser abgetrennt. Das Produkt dieses Prozesses ist Lithium-13, das wiederum zum Export zum Hafen transportiert wird.

Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer technologischen Reife wichtig für den Übergang zu neuen Energien. Lithium-Ionen-Batterien können Energie aus erneuerbaren Quellen zuverlässig speichern und sind vielfältig einsetzbar. Aufgrund ihrer Technologie und Effizienz sind sie derzeit weit verbreitet. Tausende dieser Batteriespeicher werden in den nächsten Jahren in Elektroautos verbaut. Das dafür benötigte Lithium stammt derzeit hauptsächlich aus Australien und Lateinamerika. Immer wieder wird kritisiert, dass die Abbaumethoden aufgrund des Wasserverbrauchs nicht sehr nachhaltig seien.

Pier 10 für Schiffe 11 dient dem Export der oben genannten Rohstoffe.

Es ist jedoch auch möglich, andere Anlagen zu betreiben, beispielsweise zur Verarbeitung von recyceltem Kunststoff. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Anlage zur Herstellung von homogenem Regranulat, das mit einer speziellen Technologie hergestellt wird. Um die Wiederverwendbarkeit von Kunststoffen zu erhöhen, gibt es einen belgischen Hersteller, MatVanced, der sich auf eine umweltfreundliche Methode zur Herstellung von Kunststoffgranulat aus recyceltem Kunststoffmaterial spezialisiert hat.

Kunststoffverpackungen gelten als eine der größten Belastungen für die Umwelt. Dem genannten Unternehmen ist es nach eigenen Angaben gelungen, technische Formteile aus recyceltem Kunststoff herzustellen . Für die technische Umstellung wurde eine Verbundaufbereitungsanlage installiert, die es ermöglicht, aus inhomogenen Eingangsteilen bis zu 24 Tonnen völlig homogene Granulatchargen herzustellen. Darüber hinaus sollte die Ausrüstung flexibel genug sein, um in kurzer Zeit auf die schwankende Qualität des Inputs zu reagieren und so sicherzustellen, dass die Chargen die gleichen Eigenschaften aufweisen. Damit wird die bisherige Hürde überwunden, den Anteil recycelter Kunststoffe in der Kunststoffverarbeitung zu erhöhen.

Hier ist es möglich, eine Methode anzuwenden, bei der Kunden Teil des Materialkreislaufs werden. In der Produktion wird nicht nur recycelter Kunststoff verwendet, sondern auch Test- und Abfallstücke von Kunden werden in den Produktionskreislauf zurückgeführt:

Als hochwertiges Regranulat, das hinsichtlich der Eigenschaftsstabilität mit Primärkunststoff vergleichbar ist. Sein Einsatz schont Ressourcen und verbraucht nur etwa ein Drittel der als Grundstoff eingesetzten Energie und Erdöl, die sonst bei der Produktion von neuem Kunststoff anfallen würden. Gemeinsam mit Geschäftspartnern hat das oben genannte Unternehmen einen passgenauen Materialkreislauf für individuelle Bedürfnisse entwickelt: von der Sammlung der Produktionsabfälle über die Verpackung, Vermahlung und Regranulierung von Chargen bis hin zur Rückführung in den Produktionseinsatz als hochwertiger Kunststoff. Auf diese Weise werden individuell anfallende Materialabfälle effizient und wirtschaftlich zu homogenen Granulatchargen mit hoher gleichbleibender Qualität verarbeitet, unabhängig davon, wie inhomogen das Eingangsmaterial ist.

Regranulate sind vielseitig einsetzbar. Polyethylentypen werden durch ihren Fließindex und ihre Dichte definiert – und damit auch durch ihre Festigkeit. Ihre Eigenschaften eignen sich für den Einsatz im allgemeinen Spritzguss, insbesondere für Großteile wie Kisten, Abfallbehälter und Paletten, für die Extrusion von Rohren, Profilen und Platten sowie für das Blasformen von Behälterserien mittlerer und hoher Stückzahlen.

Industrielle Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäße Offshore-Anlage zur Aufbereitung und Nutzung von CO2 zur Gewinnung von Aminosäuren, zur Gewinnung von Nebenprodukten und zur Abtrennung von Lithium aus Meerwasser wird den schnellen Aufbau ökologischer Energiequellen und Verarbeitungskapazitäten ohne bürokratische Schwierigkeiten ermöglichen , was erheblich zur Produktion neuer Energierohstoffe, Wasser, CO2, Aminosäuren und insbesondere wertvollem Lithium beitragen wird. Die Anlage selbst wird mit minimalem und teilweise wiederverwertbarem Abfall betrieben.

Überschüssige Energie aus Flüssigsalzreaktor 3 kann dann an Land in das Stromnetz eingespeist werden.