Sauerstoff ist nicht nur ein wichtiger Bestandteil der Atmosphäre, sondern auch für das menschliche Leben und viele kritische Bereiche der Industrie unverzichtbar. Insbesondere während der COVID-19-Pandemie wurde weltweit deutlich, wie lebenswichtig Sauerstoff ist. Heute spielt Sauerstoff nicht nur im Gesundheitswesen eine wichtige Rolle. Auch in der Lebensmittelproduktion, der Metall- und Glasverarbeitung, in Hightech-Anwendungen, Energiesystemen sowie in der Luft- und Raumfahrt – etwa in Jet- und Raketentriebwerken – ist er unverzichtbar, um leistungsstarke Treibstoffgemische zu erzeugen. Dieses breite Anwendungsspektrum, das von der Erhaltung des Lebens bis hin zur Hochtechnologie reicht, unterstreicht einmal mehr die strategische Bedeutung von Sauerstoff. Genau aus diesem Grund gewinnen Lösungen zur Sauerstofferzeugung vor Ort für eine zuverlässige, wirtschaftliche und nachhaltige Versorgung mit Sauerstoff heute zunehmend an Bedeutung, insbesondere in Regionen mit instabiler Infrastruktur oder hoher Nachfrage.
Welche Methoden gibt es zur Sauerstofferzeugung?
Sauerstoffgas wird mit drei grundlegenden Methoden gewonnen:
- Kryogene Trennung
Die Gase in der Luft werden anhand ihrer unterschiedlichen Siedepunkte getrennt. Da der Siedepunkt von Sauerstoff jedoch bei −182,9 °C liegt, ist es sehr schwierig, ihn zu verflüssigen und zu lagern. Trotz spezieller Tanks neigt flüssiger Sauerstoff dazu, in den gasförmigen Zustand überzugehen, was sowohl zu Produktionsverlusten als auch zu kostspieligen Logistikprozessen führt. - Membrantechnologie
Mithilfe spezieller Fasern werden die Gase in der Luft entsprechend ihrer Diffusionseigenschaften getrennt. Die Reinheit des mit diesem Verfahren gewonnenen Sauerstoffs liegt jedoch in der Regel zwischen 25 und 40 %. Daher wird es vorzugsweise für Anwendungen eingesetzt, die eine geringere Reinheit erfordern. - PSA-Verfahren (Druckwechseladsorption)
Dies ist derzeit die am häufigsten verwendete Methode. Dank ihres geringen Energieverbrauchs, ihrer hohen Reinheit (90–95 %) und der Möglichkeit der Vor-Ort-Produktion bietet sie eine wirtschaftliche und zuverlässige Lösung.
Wie funktioniert das Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA)?
Das Druckwechseladsorptionsverfahren (Pressure Swing Adsorption) ist heute eine der beliebtesten Technologien für die Vor-Ort-Sauerstofferzeugung. Bei diesem Verfahren wird zunächst Luft mit Kompressoren unter Druck gesetzt. Die Druckluft wird in Tanks geleitet, die mit speziell ausgewählten Zeolithgranulaten gefüllt sind. Zeolith hält dank seiner porösen Struktur Stickstoffmoleküle fest an seiner Oberfläche und sorgt dafür, dass Sauerstoff freigesetzt wird.
PSA-Systeme bestehen in der Regel aus zwei Tanks, die zyklisch arbeiten:
- Während der eine Tank aktiv Sauerstoff produziert,
- Regeneriert sich der andere, sodass die Zeolithe erneut verwendet werden können.
Der Regenerationsprozess beginnt mit einer Druckreduzierung im Tank, wodurch der Stickstoff und andere Gasmoleküle, die an der Zeolithoberfläche gebunden sind, ausgetrieben werden. Dadurch werden die Granulate wieder aktiv und sind für den nächsten Zyklus der Sauerstoffproduktion bereit. Dieses wechselseitige System sorgt für einen unterbrechungsfreien, zuverlässigen und kontinuierlichen Sauerstofffluss. Die PSA-Technologie ist in der Lage, mit einem richtig konzipierten System Sauerstoff mit einer Reinheit von 90–95 % zu erzeugen.
Dieses Verfahren zeichnet sich nicht nur durch seine hohe Reinheit aus, sondern auch durch seine Energieeffizienz und niedrigen Betriebskosten. Darüber hinaus gewährleistet der vollautomatische Prozess dem Anwender maximale Sicherheit und Produktionsstabilität.
Was sind die Vorteile der Vor-Ort-Erzeugung von Sauerstoffgas?
Die Sauerstofferzeugung vor Ort eliminiert insbesondere die Kosten und Risiken, die bei der Herstellung, Lagerung und dem Transport von flüssigem Sauerstoff entstehen. Die Lagerung von flüssigem Sauerstoff in speziellen Tanks ist sowohl technisch schwierig als auch mit ständigen Verlusten verbunden. Darüber hinaus verursachen zusätzliche Ausrüstungsanforderungen wie Befüllung, Transport und Verteiler sowohl finanzielle als auch betriebliche Belastungen für die Unternehmen.
Im Gegensatz dazu ermöglichen PSA-basierte Vor-Ort-Produktionssysteme die Erzeugung des benötigten Sauerstoffs direkt in der Anlage, zum gewünschten Zeitpunkt und in der gewünschten Menge. Dieser Ansatz bedeutet insbesondere für Unternehmen, die in den Bereichen Gesundheitswesen, Lebensmittelproduktion, Metall- und Glasverarbeitung, Energieerzeugung und Hochtechnologie tätig sind, eine unterbrechungsfreie und zuverlässige Sauerstoffversorgung.
Die Vor-Ort-Produktion bietet außerdem folgende Vorteile:
- Kostenvorteil: Eliminiert Transport-, Abfüll- und Zwischenlagerungskosten.
- Einfache Handhabung: Reduziert die Abhängigkeit des Anwenders durch kontinuierliche und automatische Produktion.
- Sicherheit: Minimiert die hohen Risiken, die mit der Lagerung von flüssigem Sauerstoff verbunden sind.
- Nachhaltigkeit: Durch den geringen Energieverbrauch und den reduzierten Logistikbedarf werden Vorteile für die Umwelt erzielt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Sauerstoffproduktion vor Ort sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus strategischer Sicht zu einer der zuverlässigsten Lösungen für moderne Industrien und Gesundheitssysteme geworden ist.
Zuverlässige Sauerstofferzeugung vor Ort mit Mikropor-Sauerstoffgeneratoren
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