Projektstart – Leistungsfähige Filter mit Nanofasern

Der Parlamentarische Staatssekretär im Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Thomas Rachel gab heute den Start frei für ein innovatives Forschungsprojekt zur Entwicklung neuer, effizienter Filter für die Reinigung von Gasen, Wasser und Erdöl. Das BMBF fördert das Projekt mit einem Gesamtprojektvolumen von knapp 2,2 Millionen Euro. Das Projektkonsortium ist entlang der gesamten Herstellungskette entsprechender Filter aufgestellt. Federführend sind dabei die VoTech Filter GmbH in Heinsberg und das DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien in Aachen als Partner aus der Wissenschaft.

Für die VoTech Filter GmbH stellt das Bundesforschungsministerium rund 296.000 Euro und für das DWI rund 316.000 Euro bereit.

Im Mittelpunkt des Forschungsprojektes steht die Entwicklung neuer Filter, die aus einem Trägertextil mit eingebundenen Nanofasern bestehen. Diese ultrafeinen Fasern ermöglichen eine höhere Filtrationsleistung im Vergleich zu herkömmlichen Filtern und halten auch kleinste Verunreinigungen zurück. Mit einem besonders geringen Druckverlust und einem hohen Durchsatz sollen die Filter dazu beitragen, den Energieverbrauch beim Filtrationsprozess zu verringern, Ressourcen zu schonen und Abfall zu reduzieren.

Die benötigten Nanofasern können nach derzeitigem Stand der Technik bereits hergestellt werden, jedoch ist der etablierte Herstellungsprozess sehr aufwändig und mit hohen Investitionskosten für spezielle Faserspinnanlagen verbunden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens verfolgen die Filterentwickler stattdessen einen Ansatz, der ohne Investitionen in teure Produktionsanlagen auskommt. Die Projektpartner möchten für das neue Filtermaterial nicht, wie bisher üblich, fertige Nanofasern in ein Trägertextil einbringen. Stattdessen sollen sich die Nanofasern aus winzigen Molekülbausteinen in einer Flüssigkeit selbstständig zusammensetzen. Physikalische Wechselwirkungen zwischen den kleinen Molekülen lösen diesen Prozess aus. Dadurch bildet sich in der Flüssigkeit ein dreidimensionales Fasernetzwerk, das nach dem Trocknen erhalten bleibt. Dieses sogenannte self-assembly-Prinzip (etwa: selbstständige Zusammensetzung, selbstständiger Aufbau) leitet sich aus der Natur ab, wo es in vielfältiger Weise genutzt wird, um sehr komplexe Aufbauprozesse mit hoher Effektivität zu organisieren.

Da die Nanofasern erst während der Ausrüstung des textilen Trägermaterials entstehen, bildet dieser Ansatz eine wichtige Grundlage für die Entwicklung eines preiswerten, äußerst effizienten Verfahrens. Und weil die Nanofasern im neuen Verfahren direkt am Textil entstehen, erwarten die Projektpartner darüber hinaus, dass die Fasern im Einsatz weniger durchlässig werden als vergleichbare Nanofasern, die über konventionelle Methoden hergestellt und nachträglich in das Textil eingebracht werden. Die Nanofasern haften am Textil und können sich während der Filtration nicht verschieben, so dass keine durchlässigen Kanäle entstehen. Dieser Vorteil ist sehr relevant für die Anwendung als Filtrationsmaterial.

Nach Dr. Helga Thomas, die dieses Projekt innerhalb des DWI – Leibniz-Instituts leitet, werden im Rahmen des Forschungsprojekts die molekularen Bausteine der Nanofasern hinsichtlich ihrer Faserbildung, Stabilität und Funktion so optimiert, dass neue Filter mit höchstem Wirkungsgrad und höchster Stabilität für die Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten hergestellt werden können.

Das Projekt wird von der VoTech Filter GmbH (Heinsberg) koordiniert und in Zusammenarbeit mit dem DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien (Aachen), Norafin Industries GmbH (Mildenau), Hansa Fine Chemicals GmbH (Bremen) und der Neue Materialien Bayreuth GmbH bearbeitet.

VoTech Filter GmbH (Projektkoordinator)

VoTech Filter GmbH wurde 1985 gegründet und hat sich zum spezialisierten Hersteller von Filterpatronen und Abscheidern entwickelt. Mit ihren Produkten hat sich VoTech sowohl auf dem deutschen als auch auf dem weltweiten Erdgasmarkt einen bedeutenden Namen gemacht. Der Kundenkreis reicht von den Gasproduzenten bis zum Endabnehmer. Die Erzeugnisse dienen zur Reinigung von Erdgas, Luft und industriellen Gasen. VoTech versteht sich als Hightech-Problemlöser, aber auch die Standardprodukte werden als OEM von vielen weltweit renommierten Ingenieurgesellschaften und Apparatebauern eingesetzt. Standardprodukte, Filtermaterial, Neuentwicklungen und komplette Abscheider werden auf dem VoTech Prüfstand, einer einzigartigen VoTech Entwicklung, getestet. Hierdurch wird die Kontinuität der Qualität gewährleistet.

DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V.

Das DWI ist eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung, die Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft ist und sich auf dem Campus Melaten der RWTH Aachen befindet. Im DWI forscht ein junges, internationales Team aus Nachwuchswissenschaftlern und erfahrenen Wissenschaftlern an Schlüsselfragen zur Entwicklung neuer aktiver und interaktiver Materialeigenschaften. Dabei geht es beispielsweise um Materialien, die sich – nach dem Vorbild der Natur – selbstständig zusammensetzen, sich bewegen oder regulieren können. Polymerchemiker, Biotechnologen, Verfahrenstechniker und Physiker nehmen sich im DWI gemeinsam dieser Forschungsaufgaben an. Sie sind eingebunden in ein Netzwerk wissenschaftlicher Kooperationen mit nationalen und internationalen Forschungseinrichtungen und Unternehmen.

http://www.dwi.rwth-aachen.de