Wasserfilter entfernt Mikroplastik mit Kleinstlöchern • WASSER & ABWASSER

Der SimConDrill-Zyklonfilter soll bis zu 10 µm kleine Partikel effizient aus großen Wassermengen herausfiltern. Bild: Klass-Filter, TürkenfeldDer SimConDrill-Zyklonfilter soll bis zu 10 µm kleine Partikel effizient aus großen Wassermengen herausfiltern. (Bild: Klass-Filter, Türkenfeld)
Wasserfilter entfernt Mikroplastik mit Kleinstlöchern

Mikro­plas­tik ent­steht auf ver­schie­de­nen Wegen – sei es als Abrieb von Fahr­zeug­rei­fen oder beim Waschen moder­ner Funk­ti­ons­tex­ti­li­en. Dazu kom­men noch bestimm­te Kos­me­tik­be­stand­tei­le, wo Mikro­plas­tik als Füll­stoff oder Bin­de­mit­tel ver­wen­det wird. Sol­che Teil­chen gelan­gen frü­her oder spä­ter in unser Abwas­ser und stel­len die regu­lä­ren Klär­wer­ke vor erheb­li­che Pro­ble­me.

Gera­de win­zi­ge Par­ti­kel unter einem hal­ben Mil­li­me­ter las­sen sich kaum her­aus­fil­tern und lan­den damit im Was­ser­kreis­lauf. Sie errei­chen inzwi­schen alle Welt­mee­re und gelan­gen bis in die Nah­rungs­ket­te. Das Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) för­dert jetzt das Pro­jekt „Inno­va­ti­ve Fil­ter­mo­du­le für die Abschei­dung von Mikro­plas­tik aus Abwas­ser (Sim­Con­Drill)“. In die­sem Vor­ha­ben ent­wi­ckeln die Part­ner aus Indus­trie und Wis­sen­schaft einen Fil­ter, der Par­ti­kel bis zu zehn Mikro­me­ter robust und effi­zi­ent vom Abwas­ser trennt.

Wasser filtern mit dem SimConDrill-Zyklonfilter

Im Pro­jekt Sim­Con­Drill wird die Tech­no­lo­gie erforscht, mit der sich ein lang­le­bi­ges Fil­ter­mo­dul her­stel­len lässt, das Mikro­plas­tik­par­ti­kel sicher und ver­stop­fungs­frei aus Abwäs­sern abschei­den kann. Der Aus­gangs­punkt ist dabei der paten­tier­te Zyklon­fil­ter der Klass-Fil­ter GmbH. Die­ser Fil­ter wird mit spe­zi­el­len Metall­fo­li­en aus­ge­stat­tet, die mit einer inno­va­ti­ven Laser­tech­nik extrem prä­zi­se gebohrt wer­den.

Denn die Anfor­de­run­gen an die Boh­run­gen sind hoch: Bei Poren­durch­mes­sern unter einem hun­derts­tel Mil­li­me­ter soll der Durch­satz des Fil­ters den gro­ßen Was­ser­men­gen im Klär­werk gerecht wer­den und robust funk­tio­nie­ren. Dies wird über eine mög­lichst hohe Poro­si­tät erreicht, das heißt ein mög­lichst gro­ßer Teil der Fil­ter­flä­che soll von Bohr­lö­chern ein­ge­nom­men wer­den.

Für die­ses ambi­tio­nier­te Pro­jekt haben sich fünf Part­ner zusam­men­ge­schlos­sen: Neben dem Pro­jekt­ko­or­di­na­tor Klass-Fil­ter GmbH sind an dem Pro­jekt die Laser­Job GmbH, die Lun­o­vu GmbH, die OptiY GmbH und das Fraun­ho­fer-Insti­tut für Laser­tech­nik ILT betei­ligt.

Effizient und genau bohren mit Ultrakurzpulslasern

Am Fraun­ho­fer ILT in Aachen arbei­ten Wis­sen­schaft­ler schon seit eini­gen Jah­ren in ver­schie­de­nen Arbeits­grup­pen an der Tech­no­lo­gie für das effi­zi­en­te Boh­ren mit Durch­mes­sern deut­lich unter einem Mil­li­me­ter. Beson­ders geeig­net sind dafür Laser­sys­te­me mit ultra­kur­zen Pul­sen im Piko- und Fem­to­se­kun­den­be­reich. Der ent­wi­ckel­te Bohr­pro­zess wird auf die Laser­an­la­ge der Laser­Job GmbH über­tra­gen.

Für die Mate­ri­al­be­ar­bei­tung mit sol­chen Ultra­kurz­puls­la­sern wur­de am Fraun­ho­fer ILT eine eige­ne Simu­la­ti­ons­soft­ware ent­wi­ckelt, die mit der Soft­ware der OptiY GmbH ver­knüpft wird. Damit las­sen sich die Pro­zess­pa­ra­me­ter rea­li­täts­nah am Com­pu­ter erpro­ben, bevor auch nur das ers­te Loch gebohrt wird.

Wenn dann die ers­ten Bohr­ver­su­che star­ten, kommt die Erfah­rung einer ande­ren Grup­pe zur Gel­tung: Die Spe­zia­lis­ten für Qua­li­täts­si­che­rung wol­len von Anfang an den Bohr­pro­zess genau über­wa­chen. Im kon­kre­ten Fall wird dafür das Pro­zess­leuch­ten beob­ach­tet. Anhand die­ser typi­schen Strah­lung kön­nen die For­scher sehen, ob auch wirk­lich alle Löcher rich­tig durch­ge­bohrt wer­den. Das Mess­sys­tem wird in Zusam­men­ar­beit mit der Lun­ou GmbH ent­wi­ckelt.

Weitere Anwendungsbereiche bis in den Heimbereich denkbar

Das For­schungs­pro­jekt läuft bis Juni 2021. Bei Erfolg des Pro­jek­tes bie­ten sich den Pro­jekt­part­nern viel­fäl­ti­ge Ver­wer­tungs­mög­lich­kei­ten. Obwohl das Fil­ter­mo­dul für Klär­wer­ke ent­wi­ckelt und getes­tet wird, sind auch mobi­le Anwen­dun­gen in Kanal­spül­wa­gen oder sogar Aus­füh­run­gen für Pri­vat­haus­hal­te denk­bar. Auch die Rei­ni­gung von Bal­last­was­ser bie­tet gro­ßes Poten­ti­al.

Dar­über hin­aus kön­nen aus die­sen Ent­wick­lun­gen zahl­rei­che neue Pro­zes­se und Pro­duk­ti­ons­kon­zep­te für die Laser­ma­te­ri­al­be­ar­bei­tung ent­ste­hen, die zukunfts­ori­en­tiert sind, von KMUs ver­wer­tet wer­den und nach­hal­tig zur Siche­rung des High­tech-Stand­or­tes Deutsch­land bei­tra­gen wer­den.

Förderung

Das Ver­bund­pro­jekt Sim­Con­Drill wird vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) geför­dert. Es ist Teil der BMBF‐Fördermaßnahme „KMU-inno­va­tiv: Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz und Kli­ma­schutz“ im Technologie‐ und Anwen­dungs­be­reich „Nach­hal­ti­ges Was­ser­ma­nage­ment“.