SALT LAKE CITY, UTAH — Katzenstreu wird in der Regel aus Natriumbentonit hergestellt, einem relativ kostengünstigen und äußerst saugfähigen Material, dessen Gewinnung jedoch mit umweltschädlichem Tagebau verbunden ist.
Ein neues, natriumbentonitfreies Katzenstreu, das hier von PURR-fect Solutions, LLC (PFS) hergestellt wird, besteht aus Flugasche, einem Nebenprodukt von Kohlekraftwerken, das normalerweise auf Deponien entsorgt wird – ein weiteres Umweltproblem.
PFS ist ein Spin-off von Ceramatec Inc. (ebenfalls aus Salt Lake City), einem Forschungs- und Entwicklungsunternehmen, das das Verfahren entwickelt hat, bei dem Flugasche (ein feines Pulver, das hauptsächlich aus Aluminium- und Siliziumoxiden besteht) durch Vermischen mit einer wässrigen Lösung zu Pellets geformt wird.
Die empfindlichen, feuchten Pellets werden über einen flexiblen Flexicon-Schneckenförderer zu einem kreisförmigen Wirbelschichttrockner befördert, der ihren Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 Gew.-% auf 0,3 Gew.-% reduziert. Anschließend werden die Pellets mit Klumpmitteln und geruchsneutralisierenden Inhaltsstoffen vermischt, um das Endprodukt zu erhalten. Die Absorptionseigenschaften der Streu ähneln denen von Bentonit, und sie ist preislich konkurrenzfähig zu anderen Produkten auf dem Markt, sagt Chett Boxley, Geschäftsführer von PFS und ehemaliger Forscher bei Ceramatec.
Der Transport der feuchten Pellets zum Trockner sei ein entscheidender Teil des Prozesses, sagt er. „Die Pellets sind relativ zerbrechlich, und beim Transport ist es sehr wichtig, die Morphologie und die Größenverteilung der Partikel zu erhalten.“
Flexibler Förderer mit spezieller Schneckengeometrie verhindert Verschleiß
PFS fand in dem flexiblen Schneckenförderer eine geeignete Maschine. Diese besteht aus einer rotierenden, flexiblen Stahlschnecke in einem Rohr mit einer Länge von 10 ft (3 m) und einem Außendurchmesser von 4 in. (10 cm). Die Schnecke wird von einem 2 hp (1,5 kW) starken Elektromotor mit Untersetzungsgetriebe angetrieben, der am oberen Ende des Förderers oberhalb der Austrittsstelle angeordnet ist, wodurch ein Kontakt des Materials mit den Dichtungen vermieden wird.
Ein wesentliches Merkmal der Konstruktion ist, dass sich die Schnecke automatisch im Rohr zentriert und so einen Abstand zwischen der Schnecke und der Rohrwand schafft. Dies bietet ausreichend Platz, damit die Partikel ohne Beschädigung fließen können.
Der Herstellungsprozess von Katzenstreu beginnt mit der pneumatischen Förderung von Flugasche aus einem Lagersilo zu einem Pfannenpelletierer, wo sie mit einer wässrigen Lösung gemischt wird, die einen Aktivator enthält, um die Pelletbildung zu fördern. Die resultierenden Pellets enthalten, wie bereits erwähnt, etwa 5 Gew.-% Feuchtigkeit und haben eine Korngröße von etwa 100 bis 6 Mesh (140 bis 3.350 µm).
Die neu gebildeten Pellets fallen in einen kleinen Trichter, durchlaufen einen Übergangsadapter und gelangen in den Einlauf des flexiblen Schneckenförderers, der die Pellets in einem Neigungswinkel von 45° zum Fließbetttrockner befördert.
Die Konstruktion der Schraube ist entscheidend
So lernte PFS aus eigener Erfahrung, wie wichtig die richtige Schneckengeometrie ist. „Ursprünglich hatten wir eine gebrauchte Anlage gekauft, von der wir dachten, dass ihre Spirale funktionieren würde“, sagt Boxley, „aber die Pellets scheuerten an der Wand am Einlauf des Förderers. Dadurch wurden die Wände verschmiert, was dazu führte, dass sich die Schnecke festfrass.“
„Wir haben Flexicon davon berichtet, und das Unternehmen hat das Förderband auf eine Spirale mit spezieller Geometrie umgerüstet, die für Materialien mit schwierigen Eigenschaften ausgelegt ist.“ PFS betreibt das Förderband seit der Inbetriebnahme seiner Pilotanlage im November 2012 und hatte seitdem keine Probleme, so Boxley.
Das Innere des Rohrs müsse nicht gereinigt werden, fügt er hinzu. Es könne durch Umkehren der Schnecke und Entfernen der Pellets vom Boden des Förderers entleert werden, doch PFS müsse dies nicht tun. „Am Ende eines Produktionsdurchlaufs schütten wir einfach einen Eimer trockener Pellets hinein, um die letzten Pellets aus dem Rohr zu entfernen“, sagt er.
Derzeit produziert das Start-up-Unternehmen etwa 650.000 lb/Jahr (295.100 kg/Jahr) Katzenstreu, die an regionale Zoohandlungen verkauft wird. Die Pilotanlage ist nur wenige Stunden pro Tag in Betrieb, und die Produktion lässt sich durch Umstellung auf eine 8-Stunden-Schicht problemlos verdreifachen.
PFS lässt den Motor mit nur etwa 90 U/min laufen, doch er könnte auch mit der doppelten Drehzahl betrieben werden, ohne die Pellets zu beschädigen, sagt Boxley und merkt an, dass die Drehzahl durch die Kapazität der nachgeschalteten Anlagen bestimmt wird.