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Nachrichten und Pressemeldungen aus Labor und Analytik

31.03.2014

Optimierte Separationsprozesse durch neuartige Mikrosiebe und verbesserte Adsobenzien


Hygienisch und toxikologisch unbedenkliches Trinkwasser ist in vielen Teilen der Welt eine ebenso kostbare wie endliche Ressource. Filtrationsverfahren können durch die gezielte Trennung von Stoffströmen in einzelne, wiederverwertbare Komponenten Wasserkreisläufe schließen, Abwasser reinigen und Wasser in Trinkwasserqualität überführen. Bei Fraunhofer UMSICHT werden Filtrationsprozesse optimiert und Mikrofilter für die Wassertechnik hergestellt. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts nanoEfficiency wurde ein Beschichtungsverfahren für Mikrofilter entwickelt, das Schichten erzeugt, die eine Antifoulingwirkung besitzen. Sie sind nicht dicker als 100 Nanometer, antikorrosiv und dauerhaft haltend. Auch nach längerem Gebrauch bilden sich keine nennenswerten Deckschichten (Fouling), die die Filtrationsleistung negativ beeinflussen.

Umweltfreundliche Rückgewinnung strategischer Metalle

Die Nachfrage nach Seltenerdmetallen (SEM) oder Platingruppenelementen (PGE) steigt kontinuierlich. Die Verknappung dieser strategischen Rohstoffe, die teilweise hohe Importabhängigkeit und unzureichende Recyclingraten waren Motivation für S-Sieve, ein Kooperationsprojekt (gefördert durch die AiF) von Fraunhofer UMSICHT mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und dem Institut für Verfahrens-, Umwelt-und Bergbauforschung IVUB e. V. Zur Rückgewinnung von gelösten Metallen aus wässrigen Systemen wurde ein Bioverbundmaterial, bestehend aus Surface-Layern (S-Layer, Proteinschichten) und neuartigen Mikrosieben, entwickelt. Mikrosiebe werden mit bakteriell erzeugten Proteinen (S-Layer-Proteine) beschichtet, die Metalle wie Platin, Palladium oder Gold binden können. Erwartet werden auch gute Bindungseigenschaften für verschiedene Vertreter der Seltenerdmetalle. Die beschichteten Mikrosiebe können mehrfach verwendet werden, denn sie sind mittels pH-Shift oder verschiedene Spülverfahren regenerierbar.

Dementsprechend komplexe Mikrosiebe werden bei Fraunhofer UMSICHT mittels eines Ultrakurzpulslasers hergestellt, der kleinste Mikrostrukturen bis ein Mikrometer fertigt. Der Laser kann nahezu alle Werkstoffe verarbeiten, auch ist das Porenmuster beliebig einstellbar.

Abtrennung von kürzerkettigen perfluorierte Tensiden

Ein weiteres neues Trennmaterial sind cellulosebasierte, chemisch modifizierte Adsorbenzien, die perfluorierte Tenside (PFT) aus Wasser abtrennen. PFT werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, etwa in wasser- und schmutzabweisenden Beschichtungen für Textilien sowie als Netz- und Antischleiermittel in der Galvanik. Sie sind persistent, das heißt sie werden auf natürlichem Wege nicht abgebaut und lassen sich auch nicht mit den üblichen Verfahren zerstören. Längerkettige PFT wie Perfluoroctansulfonat (PFOS) lassen sich relativ gut mit herkömmlicher Aktivkohle entfernen und sind mittlerweile in der Mehrzahl verboten. Die Forscher von Fraunhofer UMSICHT haben sich daher auf die kürzerkettigen, hydrophilen Vertreter konzentriert. Hierzu zählt zum Beispiel Perfluorbutansulfonsäure (PFBS). Die bereits patentierten Adsorbenzien, die in Zusammenarbeit mit der Cornelsen Umwelttechnologie GmbH entwickelt wurden, basieren auf Hanfschäben und Holzspänen. Nach Beladung sollen die Adsorbenzien künftig bei hohen Temperaturen verbrannt werden, wodurch auch die PFT in ihre Elemente zerlegt werden und somit keine Belastung mehr für die Umwelt darstellen.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)




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