Bei der Herstellung von Düngemitteln ist Salpetersäure ein wichtiges Vorprodukt, das in großen Mengen benötigt wird. Messer hat ein Verfahren entwickelt, das eine effizientere Produktion ermöglicht und gleichzeitig die Stickoxidemissionen reduziert.
Jährlich werden weltweit etwa 60 Millionen Tonnen Salpetersäure (HNO₃) benötigt, von denen 80 % in der Düngemittelindustrie eingesetzt werden. Die Produktion erfordert (atmosphärischer) Sauerstoff, Ammoniak und Wasser. Diese Ausgangsstoffe werden in einer komplexen Reaktionskette in das gewünschte Endprodukt umgewandelt. Das grundlegende Verfahren wurde 1902 von dem deutschen Chemiker Wilhelm Ostwald entwickelt.
Als Zwischenprodukt entstehen Stickstoffoxide. Diese müssen so weit wie möglich minimiert werden, da ihre Emissionen strengen Umweltvorschriften unterliegen. Das Verfahren zur Herstellung von Salpetersäure wurde im Laufe der Jahre stark verbessert und die Anlagen wurden entsprechend optimiert. Das Hauptaugenmerk lag dabei auf der Energieeffizienz und der Emissionsreduzierung. Die technische Optimierung der Anlagen ist jedoch komplex und kostenintensiv.
Messer hat ein Verfahren entwickelt, das eine deutliche Steigerung des Wirkungsgrads und eine Reduzierung der Stickoxidemissionen ermöglicht - ohne großen technischen Aufwand. "Diese Ziele erreichen wir durch den Einsatz von reinem Sauerstoff", erklärt Dr. Nina van Gellecom, Chemical Applications Specialist bei Messer. "Einige Reaktionsschritte, wie die Oxidation von Salpetersäure und Distickstofftetraoxid, sind wesentlich intensiver und erzielen deutlich bessere Ergebnisse. Entscheidend ist, das Gas mit einem von Messer entwickelten und patentierten Verfahren an ganz bestimmten Stellen in den Prozess zu injizieren.
Die erforderlichen Investitionen sind sehr überschaubar, insbesondere im Hinblick auf die Rendite. Dies zeigt der Fall von Azomures in Rumänien. Dieses Chemieunternehmen betreibt ein Werk in Tîrgu Mureş, das in den 1960er Jahren gebaut wurde. Die Produktionseffizienz war geringer als nach heutigen Standards erforderlich, was dazu führte, dass Stickoxide in übermäßigen Mengen freigesetzt wurden. Um diese Emissionen innerhalb der Grenzwerte zu halten, musste das Werk in den warmen Sommermonaten regelmäßig mit reduzierter Kapazität laufen oder für längere Zeit ganz stillgelegt werden.
Das von Messer installierte Sauerstoffeinblasverfahren reduzierte den Ausstoß von Stickoxiden im Test von 220 ppm auf 20 ppm (ppm = parts per million), der EU-einheitliche Emissionsgrenzwert liegt bei 90 ppm. Absorption von Stickoxiden in der DeNOx-Anlage - hier wird ein Teil dieser Gase in unschädliche Stoffe umgewandelt Stickstoff - hat sich deutlich verbessert. Die für die Reduktion benötigte Ammoniakzufuhr konnte um 50 Kilogramm pro Stunde reduziert werden. Gleichzeitig hat sich die Produktionsmenge um 260 Kilogramm pro Stunde erhöht. Diese Leistung wurde durch längere Betriebszeiten weiter verbessert: Da die Anlage nun auch bei warmem Wetter die strengen EU-Vorschriften für Stickoxidemissionen erfüllt, kann sie in den Sommermonaten mit voller Leistung betrieben werden.