Die Trennung von Wasser und Ethanol ist aufgrund der Bildung eines Azeotrops bei 95 % vol. von Ethanol besonders schwierig. Eine weitere Trennung der Komponenten mit herkömmlichen Mitteln ist bei dieser Konzentration von Ethanol und Wasser bei Atmosphärendruck nicht möglich. Dies liegt daran, dass die Zusammensetzung der Komponenten in der Flüssigphase und in der Gasphase gleich ist. Es gibt mehrere Möglichkeiten, diese Einschränkung zu umgehen. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf physikalischen Trennverfahren, bei denen Molekularsiebe eingesetzt werden. Molekularsiebe sind synthetische Kugeln mit kleinen Poren. Die Poren sind groß genug, um Wassermoleküle durchzulassen, aber klein genug, um den Fluss von Ethanol in die Kugeln zu begrenzen. Das Wasser sättigt die Perlen und das dehydrierte Ethanol fließt durch das System. Durch hohe Temperaturen und Druckschwankungen wird das Wasser in den Perlen verdampft. Die Perlen werden für eine weitere Trennung wiederverwendet. Bei dieser Technik handelt es sich um eine physikalische Trennung, was bedeutet, dass die azeotrope Komponente die Fähigkeit, Wasser zu entfernen, nicht einschränkt. Mit der Entwicklung von Adsorptionsverfahren und der Erfindung der Molekularsiebe hat das Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA) die azeotrope und die Extraktionsdestillation zur Ethanolentwässerung aus Leistungs-, Kosten- und Umweltgründen vollständig ersetzt. PSA ist heute die bevorzugte Technologie für die Ethanoltrocknung sowohl in kleinen als auch in großen Anlagen. Beim Ethanol-PSA-Verfahren wird das Wasser mit einem entsprechend dimensionierten Molekularsieb-Adsorptionsmittel entfernt. Die Adsorption von Ethanol auf dem 3A-Zeolith wird bei Studien zur Ethanolentwässerung im Allgemeinen vernachlässigt. Heutzutage sind zwei- und dreischichtige PSA-Verfahren zur Ethanoltrocknung in der Industrie üblich. Die PSA-Technologie ist die beste und industriell etablierte Methode zur Trennung von Wasser-Ethanol-Gemischen für die Ethanolproduktion. Adsorptionstechnologien sind aufgrund der Flexibilität bei der Wahl der Adsorbentien, der Betriebsbedingungen, des Prozessdesigns und der Zyklen eine attraktive Lösung für die Trennung von Endprodukten der Bioprozessindustrie.
