弗劳恩霍夫研究中心的研究人员及其合作伙伴在绿色苏打项目中开发了一种创新且环保的苏打水生产方法，这对许多行业至关重要。该工艺基于盐水双极电渗析。离子交换过程和二氧化碳的添加产生绿苏打水。该技术还将有助于加强德国作为工业基地的制造业。

碳酸钠，也称为苏打灰，是许多不同工业部门使用的重要材料。它用于造纸、保存食品、制造玻璃和中和酸。

它也存在于私人家庭中，是泡打粉的主要成分，并用作去污剂和排水沟清洁剂。这些数字反映了这一点：德国化学工业协会 Verband der chemischen Industrie (VCI) 表示，大约 210 万吨纯碱和碳酸氢钠2023 年仅在德国生产。

问题是苏打水的生产会排放大量二氧化碳——每吨 800 公斤。咸废水是另一种副产品，它会增加水体的盐度。

该解决方案是一种可持续的新生产工艺，不会产生破坏气候的二氧化碳₂排放物或含盐废水。

该方法是弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所 IKTS 与从事 Green Soda 联合研究项目的合作伙伴合作开发的。亥姆霍兹中心德累斯顿罗森多夫和地热设施运营商以及苏打水制造商 QEMETICA Soda Deutschland 作为项目合作伙伴参与其中。

清洁工艺：双极电渗析

自 19 世纪以来，苏打水一直采用索尔维工艺生产。在这种方法中，使用焦炭或煤燃烧石灰石。这会产生二氧化碳，二氧化碳在进一步的步骤中与盐水、氨和石灰反应，产生碳酸钠Ø还会产生大量的氯化钙废水。

“我们的方法是一种环保的替代方案，没有有问题的基本材料，”技术电解组经理 Hans-Jürgen Friedrich 解释道，地热系统以及 Fraunhofer IKTS 的放射性核素实验室。

绿苏打法基于电化学工艺路线。该技术的核心是双极电渗析，其中涉及超薄膜。这些膜上的孔非常小，只有单个离子才能通过。

膜仅允许带负电的阴离子或带正电的阳离子通过，从而起到交换介质的作用。这意味着在此过程中，盐和水的混合物（盐水）分解成氢氧化钠和盐酸。

氢氧化物是类盐化合物，与水接触时形成氢氧化钠。那么，当CO₂被添加到氢氧化钠，最终产品是苏打水。

“这让我们能够生产碳酸钠而不会喷出温室气体排入大气中，并且不会增加河流或其他水体的盐度，产生有害的工业废水，”弗里德里希说。

弗劳恩霍夫研究人员还计划利用地热能进行结晶和干燥过程，以消除化石燃料的使用。

两倍的碳减排

研究人员正在与项目合作伙伴合作开发一个中试工厂规模的系统，该系统可提供二氧化碳₂沼气系统或工业燃烧过程中所需的。这意味着绿色苏打项目同时通过两种方式防止有害温室气体排放：制造过程，并通过使用过量的CO₂来自其他行业。

新方法的另一个优点是碳中和生产不需要昂贵的气候证书。这不仅有利于环境，而且对保持德国高质量的工业制造基础、同时扭亏为盈也做出了重要贡献。