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”.