Trennungstechnik

Trennungstechnik bezeichnet die Disziplin der Verfahrenstechnik, die darauf abzielt, Gemische in ihre Bestandteile zu zerlegen oder deren Zusammensetzung gezielt zu verändern. Ziel ist es, Einzelkomponenten mit definierter Reinheit oder Konzentration zu gewinnen und Nebenprodukte zu reduzieren. Trennprozesse nutzen Unterschiede in physikalischen oder chemischen Eigenschaften wie Siedepunkt, Löslichkeit, Molekülgröße, Diffusions- oder Permeabilitätseigenschaften. Auf dieser Basis lassen sich vielfältige Systeme wirtschaftlich trennen.

Zu den wichtigsten Trennverfahren zählen Destillation (Trennung von Flüssigkeiten nach unterschiedlichen Siedepunkten, oft in Kolonnen mit Rückfluss), Absorption und Desorption (Abscheidung gasförmiger Komponenten durch Kontakt mit absorbierenden Medien; Rückgewinnung durch Desorption), Extraktion (Trennung aufgrund unterschiedlicher Löslichkeiten in zwei Phasen), Adsorption (Anlagerung von Bestandteilen an Feststoffoberflächen wie Aktivkohle oder Zeolithe), Membrantrennung (selektive Durchlässigkeit durch Halbpermeable Membranen; Anwendungen in Gas- und Flüssigtrennung), Filtration und Zentrifugation (Trennung von Feststoffen aus Suspensionen oder Flüssigkeiten), Kristallisation (Ausfällen von Feststoffen aus Lösungen durch Übersättigung), Chromatographie (Trennung basierend auf Wechselwirkungen mit einer stationären Phase) und Ionenaustausch (Austausch geladener Ionen in Lösungen).

Die Wahl eines Trennverfahrens hängt von Eigenschaften des Gemischs, Reinheits- und Mengenkonzepten, Energie- und Kostenbedarf sowie der Skalierbarkeit ab. Oft werden mehrere Verfahren kombiniert, um Effizienz zu erhöhen. Bei der Auslegung werden Massen- und Energiebilanzen, Trenneffekte, Durchsatz, Anfahr- und Betriebskosten sowie Umweltauflagen berücksichtigt.

Trennungstechnik findet breite Anwendung in der chemischen und petrochemischen Industrie, in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, der Umwelttechnik und der Wasseraufbereitung. Typische Beispiele sind die Fraktionierung von Erdölprodukten, die Reinigung von Gasströmen, die Abwasserbehandlung, das Eindampfen von Lösungen, die Aufarbeitung von Lithium-Ionen-Batteriesalzen sowie die Herstellung hochreiner Chemikalien.

Zu den Forschungslinien gehören Prozessintensivierung, effizientere Membranen, integrierte Hybridprozesse und verstärktes Recycling von Abwärme. Nachhaltigkeit, geringere Energieverbräuche und Reduzierung von Abfällen prägen die Entwicklung der Trennungstechnik.