Fraunhofer IGB Forscher entwickeln Dampftrocknung mit überhitztem Wasserdampf in Deutschland; Energieverbrauch bis zu 80 Prozent senken
rocknung mit überhitztem Wasserdampf – strombasiert und energieeffizient
August 2026 Seite 1 | 3 Forschung Kompakt — Dekarbonisierung in der Industrie Trocknung mit überhitztem Wasserdampf – strombasiert und energieeffizient Industrielle Trocknungsprozesse sind energieintensiv und klimaschädlich, da die Luft durch fossile Energien erhitzt wird. Mit einem neuen Ansatz dekar- bonisieren Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Biover- fahrenstechnik IGB in Zusammenarbeit mit Industriepartnern den Prozess: Statt Heißluft verwenden sie überhitzten Wasserdampf. Kombiniert mit ei- ner Wärmepumpe und einer smarten Steuerung, spart das Heißdampftrock- nungsverfahren deutlich Energie und vermeidet den Einsatz von Erdgas. Die Trocknung ist ein wichtiger und häufig eingesetzter Prozess in zahlreichen Industriebran- chen wie der Papier-, der Zement- oder der Chemieindustrie. Bei der Produktion, Aufberei- tung oder Verarbeitung etwa von Mineralien, Lebens- oder Waschmitteln stellt sie einen we- sentlichen Prozessschritt dar. Unzählige Materialien, Produkte und Rohstoffe werden getrock- net, um sie haltbar zu machen, weiterverarbeiten zu können oder die Qualität zu sichern. Der- zeitige Trocknungsprozesse arbeiten mit Heißluft. Forschende am Fraunhofer IGB gehen einen anderen Weg: Im Projekt LowCarbDry ersetzen sie Heißluft durch überhitzten Wasserdampf bei Atmosphärendruck (SHS, superheated steam) und elektrifizieren den Trocknungsprozess zudem mittels einer Wärmepumpe. Bei dieser Entwicklung arbeiten sie eng mit der Evonik Operations GmbH und der Pergande Group zusammen. Ziel des Vorhabens ist eine deutliche Senkung des Energieverbrauchs sowie die Sektorkopplung durch die Verlagerung von fossilen Energieträgern wie Erdgas hin zu erneuerbarem Strom. So wollen die Partner durch die Nut- zung von strombasiertem Heißdampf (überhitztem Wasserdampf) den Energiebedarf für das Trocknen um den Faktor 2 bis 4 senken – je nach Trocknungsart und Temperaturniveau. Überhitzter Wasserdampf senkt Energieverbrauch »Die industrielle Trocknung verbraucht viel Energie. Bei der Heißlufttrocknung muss, um die Feuchtigkeit verdunsten zu lassen, Luft erwärmt werden. Hierzu wird in der Regel Erdgas ver- brannt, was den CO₂-Ausstoß massiv in die Höhe treibt. Vor allem aber geht hierbei ein Teil der Energie durch die warme Abluft in die Atmosphäre verloren«, weiß Dr. Antoine Dalibard, Wissenschaftler am Fraunhofer IGB. »Anstatt feuchte Produkte mit heißer Luft zu trocknen, nutzen wir überhitzten, trockenen Dampf in einem geschlossenen Kreislauf. Aufgrund des ge- schlossenen Prozessgaskreislaufs werden Wärmeverluste nach außen minimiert und das Ver- fahren energieeffizienter als herkömmliche Heißlufttrocknungsverfahren«, erklärt der Wissen- schaftler. Der aus der Produkttrocknung freigesetzte Überschussdampf kann anschließend kondensiert werden. Hierbei entsteht Kondensationswärme mit einer Temperatur von ca. 90
August 2026 Seite 2 | 3 bis 100°C, die für viele andere Prozesse weitergenutzt oder in ein Nahwärmenetz eingespeist werden kann. Grünen Stromanteil erhöhen, Betriebskosten weiter reduzieren Mithilfe einer Wärmepumpe kann der Prozess zusätzlich elektrifiziert und Energie eingespart – und damit die Energieeffizienz erhöht sowie Betriebskosten gesenkt werden. »Die Wärme- pumpe hebt die Temperatur des Niedertemperaturheißdampfs aus dem Trocknungsprozess auf ein höheres Temperaturniveau, um sie im Trocknungsprozess wieder zu nutzen«, erläutert der Forscher. Durch diese Wärmerückgewinnung lässt sich die Energieeffizienz einer Industrie- anlage weiter steigern. Die Verwendung von Heißdampf als Trocknungsmedium ermöglicht zudem die Integration einer besonderen Art »offener« Wärmepumpe, der mechanischen Brü- denverdichtung. Hierbei verdichten Kompressoren den Überschussdampf aus dem Trock- nungsprozess direkt – ohne den sonst erforderlichen Kondensationsschritt, was in einer noch höheren Energieeffizienz resultiert. Wird die Anlage zusätzlich mit einer innovativen Regelung versehen, kann der Trocknungs- prozess auch flexibilisiert werden: Mittels modellprädiktiver Steuerung ist ein dynamischer Be- trieb möglich, also nur dann, wenn die Strompreise aufgrund hoher Verfügbarkeit erneuerba- rer Energien günstig sind. Der Anteil grünen Stroms wird damit gesteigert und Betriebskosten werden weiter gesenkt. Insgesamt führen diese drei innovativen Ansätze – Dampftrocknung, Wärmepumpe, Flexibilisierung – zu einer Reduktion des Energieverbrauchs um bis zu 80 Pro- zent und zu einer signifikanten Dekarbonisierung industrieller Trocknungsprozesse. Möglich ist der Einsatz der Heißdampftechnologie in verschiedenen Trocknern wie Band-, Trommel- oder Sprühtrocknern. »Wir haben unser Trocknungsverfahren bereits für ver- schiedenste Anwendungen erprobt. So konnten wir produktschonend und energiesparend mineralische Rohstoffe, Baumaterialien, organische Reststoffe sowie Lebensmittel und Futter- mittel trocknen«, sagt Dalibard. Pilotanlagen für die Heißdampfsprühtrocknung sind bei den Projektpartnern bereits in Betrieb.
Abb. 1 Wird strombasierter Heißdampf anstelle von Heißluft für industrielle Trocknungspro- zesse genutzt, kann der Energiebedarf drastisch gesenkt werden. © Fraunhofer IGB
Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Im Innovationsprozess spielt sie eine zentrale Rolle – mit Forschungsschwerpunkten in zukunftsrelevanten Schlüsseltechnologien und dem Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie zur Stärkung unseres Wirtschaftsstandorts und zum Wohle unserer Gesellschaft. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 74 Institute und Forschungseinrichtungen. Die rund 30 000 Mitarbeitenden, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Finanzvolumen von 3,6 Mrd. €. Davon fallen 3,2 Mrd. € auf den Bereich Vertragsforschung
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Abb. 2 Mit Heißdampf lassen sich viele verschiedene Produkte wie Kalk, Stroh, Couscous oder Insektenlarven energieeffizient und schonend trocknen. © Fraunhofer IGB
Abb. 3 Eine Pilotanlage für die Heißdampfsprühtrocknung haben Projektpartner im Projekt LowCarbDry bereits in Betrieb genommen. © Fraunhofer IGB
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