弗勞恩霍夫研究中心的研究人員及其合作夥伴在綠色蘇打項目中開發了一種創新且環保的蘇打水生產方法，這對許多行業至關重要。此製程基於鹽水雙極電滲析。離子交換過程和二氧化碳的添加產生綠蘇打水。該技術也將有助於加強德國作為工業基礎的製造業。

碳酸鈉，也稱為蘇打灰，是許多不同工業部門使用的重要材料。它用於造紙、保存食品、製造玻璃和中和酸。

它也存在於私人家庭中，是泡打粉的主要成分，並用作去污劑和排水溝清潔劑。這些數字反映了這一點：德國化學工業協會 Verband der chemischen Industrie (VCI) 表示，大約 210 萬噸純鹼和碳酸氫鈉2023 年僅在德國生產。

問題是蘇打水的生產會排放大量二氧化碳——每噸 800 公斤。鹹廢水是另一種副產品，它會增加水體的鹽度。

該解決方案是一種可持續的新生產工藝，不會產生破壞氣候的二氧化碳₂排放物或含鹽廢水。

此方法是弗勞恩霍夫陶瓷技術與系統研究所 IKTS 與從事 Green Soda 聯合研究計畫的合作夥伴合作開發的。亥姆霍茲中心德勒斯登羅森多夫和地熱設施營運商以及蘇打水製造商 QEMETICA Soda Deutschland 作為專案合作夥伴參與其中。

清潔製程：雙極電滲析

自 19 世紀以來，蘇打水一直採用索爾維製程生產。在這種方法中，使用焦炭或煤炭來燃燒石灰石。這會產生二氧化碳，二氧化碳在進一步的步驟中與鹽水、氨和石灰反應，產生碳酸鈉Ø也會產生大量的氯化鈣廢水。

「我們的方法是一種環保的替代方案，沒有有問題的基本材料，」技術電解組經理 Hans-Jürgen Friedrich 解釋道，地熱系統以及 Fraunhofer IKTS 的放射性核種實驗室。

綠蘇打法是基於電化學製程路線。該技術的核心是雙極電滲析，其中涉及超薄膜。這些膜上的孔非常小，只有單一離子才能通過。

膜只允許帶負電的陰離子或帶正電的陽離子通過，從而起到交換介質的作用。這意味著在這個過程中，鹽和水的混合物（鹽水）分解成氫氧化鈉和鹽酸。

氫氧化物是類鹽化合物，與水接觸時形成氫氧化鈉。那麼，當CO₂被添加到氫氧化鈉，最終產品是蘇打水。

“這讓我們能夠生產碳酸鈉而不會噴出溫室氣體排入大氣中，並且不會增加河流或其他水體的鹽度，產生有害的工業廢水，」弗里德里希說。

弗勞恩霍夫研究人員還計劃利用地熱能進行結晶和乾燥過程，以消除化石燃料的使用。

兩倍的碳減排

研究人員正在與專案合作夥伴合作開發一個中試工廠規模的系統，該系統可提供二氧化碳₂沼氣系統或工業燃燒過程中所需的。這意味著綠色蘇打計畫同時透過兩種方式防止有害溫室氣體排放：製造過程，並透過使用過量的CO₂來自其他行業。

新方法的另一個優點是碳中和生產不需要昂貴的氣候證書。這不僅有利於環境，而且對維持德國高品質的工業製造基礎、同時扭虧為盈也做出了重要貢獻。