Bei Filtrationsprozessen sind aufgrund der Bildung sogenannter Foulingschichten aufwändige und ressourcenintensive Reinigungsschritte erforderlich. In Abwasser- und Entsalzungssystemen verursachen diese Foulingschichten jährliche Kosten von mehr als einer Milliarde Euro. Die Nanoefficiency-Projektpartner haben Mikrofilter mit ungiftigen, photokatalytischen Titanoxid-Nanopartikeln entwickelt, die Verschmutzungen katalytisch zersetzen. Erste Praxistests in kleinen Anlagen zur Trinkwasseraufbereitung konnten die effizienzsteigernde Wirkung der innovativen Filtertechnik ebenfalls bestätigen.
Nanoefficiency — Effiziente Filtration durch Antifoulingschichten
- Verbundprojektkoordinator
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Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT), OberhausenDr. Ilka Gehrke0208 8598-12600208 8598-1295
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- Projektpartner
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Bartels Mikrotechnik GmbH, Dortmund
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CUT Membrane Technology GmbH & Co. KG, Düsseldorf
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Evers e.K., Hopsten
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Nano-X GmbH, Saarbrücken
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Sachtleben Chemie GmbH (assoziierter Partner), Duisburg
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- Projektwebsite
Bei Filtrationsprozessen tritt gewöhnlich das Problem auf, dass sich innerhalb kurzer Zeit sogenannte Foulingschichten bilden, die allein durch Strömungsprozesse nicht von den Filtermembranen entfernt werden können. Die Filtrationsleistung kann dann innerhalb weniger Minuten deutlich absinken. Dies verursacht aufwändige Reinigungsschritte, die mit einem hohen Verbrauch an Chemikalien verbunden sind. Im Projekt Nanoefficiency wird eine neuartige Beschichtung spezieller Mikrofilter mit ungiftigen, photokatalytischen Titandioxid-Nanopartikeln entwickelt. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie katalytisch Verschmutzungen zersetzen kann und zudem antikorrosiv wirkt. Damit sollen über den gesamten Filtrationsprozess 50 Prozent der Ressourcen im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren gespart werden. Neben der Entwicklung und Optimierung der Beschichtungsmethoden steht vor allem die Herstellung von neuen Mikrofiltern, sogenannten Mikrosieben, im Fokus. Im Anschluss an die Übertragung des Verfahrens auf Mikrobauteile wie Mikropumpen werden die Sparleistung quantifiziert und die Toxizität abgeschätzt. Die beschichteten Mikrosiebmodule sollen abschließend ihre Praxistauglichkeit in einer dezentralen Trinkwasseraufbereitungsanlage unter Beweis stellen. Die innovativen Filter eröffnen Möglichkeiten für eine breite Anwendung in der chemischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie, der Pharmazie und Kraftwerkstechnik.
Lösungen
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Effiziente Wassertechnik mit funktionalen OberflächenDr. Ilka Gehrke, Fraunhofer UMSICHT, Tel.: 0208 8598-1260, ilka.gehrke@umsicht.fraunhofer.de
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Photokatalytischen Oberflächen zur effektiveren Wasseraufbereitung
Ein Problem der in der Wasseraufbereitung eingesetzten Filter sind Foulingschichten, die zu einer Verschlechterung der Filtrationsleistung führen und eine aufwändige Reinigung mit hohem Chemikalienverbrauch erforderlich machen. Das Verbundprojekt Nanoefficiency hat eine Lösung hierfür
gefunden. Mikrosiebe mit einer photokatalytischen Oberfläche weisen im Test deutlich weniger Keime auf. In Bakterizidtests wurde mit dem beschichteten Mikrosieb eine Reduktion der Keine um 4-log-Stufen nachgewiesen. Zur Entwicklung des neuen Coating-Verfahrens hat das Team von Nanoefficiency fünf verschiedene Katalysator-Partikel auf ihre Haftbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Photoaktivität getestet, indem sie auf diversen Beschichtungsdispersionen auf 100 dafür hergestellten Mikrosieben mit Porengrößen zwischen 3 und 12 Mikrometern appliziert wurden. Basierend auf den Ergebnissen dieser Tests wurde das optimale Beschichtungssystem ausgewählt und in einem Mikrosiebmodul umgesetzt. Das Mikrosiebmodul eignet sich besonders für den Einsatz in transportablen Geräten zur Trinkwasseraufbereitung in Krisengebieten und in unterentwickelten ländlichen Räumen. Auch ein Einsatz in der kommunalen Wassertechnik ist geplant.Dr. Ilka Gehrke Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT), Oberhausen Tel.: 0208 8598-1260 Fax: 0208 8598-1295 ilka.gehrke@umsicht.fraunhofer.de
