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30.01.2019

Filter für Mikroplastik im Abwasser

Zyklonfilter soll Partikel verstopfungsfrei abscheiden

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.

  • Der SimConDrill-Zyklonfilter soll bis zu 10 µm kleine Partikel effizient aus großen Wassermengen herausfiltern (© Klass-Filter)

    Der SimConDrill-Zyklonfilter soll bis zu 10 µm kleine Partikel effizient aus großen Wassermengen herausfiltern (© Klass-Filter)

  • Simulation: Für den Bohrprozess werden die Bohrlochform und die Wärmebelastung berechnet und so die Laserparameter bestimmt (© Fraunhofer ILT)

    Simulation: Für den Bohrprozess werden die Bohrlochform und die Wärmebelastung berechnet und so die Laserparameter bestimmt (© Fraunhofer ILT)

  • Mikrobohrung in einer Edelstahlfolie mit einem Austrittsdurchmesser von unter 10 Mikrometern (© Fraunhofer ILT)

    Mikrobohrung in einer Edelstahlfolie mit einem Austrittsdurchmesser von unter 10 Mikrometern (© Fraunhofer ILT)

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Gerade winzige Partikel unter einem halben Millimeter lassen sich kaum herausfiltern und landen damit im Wasserkreislauf. 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.

Langlebiges Filtermodul als Projektziel

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, Türkenfeld. Dieser Filter wird mit speziellen Metallfolien ausgestattet, die mit moderner Lasertechnik extrem präzise gebohrt werden.

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.

Fünf Partner haben sich für dieses Projekt zusammengeschlossen: Neben dem Projektkoordinator Klass-Filter die LaserJob GmbH, Fürstenfeldbruck, die Lunovu GmbH, Herzogenrath, die OptiY GmbH und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen, wo Wissenschaftler schon seit einigen Jahren an effizienten Laser-Bohrtechnologien mit Durchmessern deutlich unter einem Millimeter arbeiten. Besonders geeignet sind dafür Lasersysteme mit ultrakurzen Pulsen von Piko- oder Femtosekunden Dauer. Der entwickelte Bohrprozess wird auf eine LaserJob-Laseranlage übertragen.

Prozessleuchten zur Überwachung des Bohrprozesses mit Ultrakurzpulslasern

Für die Materialbearbeitung mit solchen Ultrakurzpulslasern wurde am Fraunhofer ILT eine eigene Simulationssoftware entwickelt, die mit der OptiY-Software 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, muss der Bohrprozess genau überwacht werden. Dazu wird das Prozessleuchten beobachtet, eine typische Strahlung, anhand derer die Forscher sehen können, ob auch wirklich alle Löcher richtig durchgebohrt werden. Das Messsystem wird in Zusammenarbeit mit der Lunovo GmbH entwickelt.

Anwendung auch im Privatsektor 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 Potenzial.

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“. (kk)

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Steinbachstraße 15
DE 52074 Aachen
Tel.: 0241 8906-0
Fax: 0241 8906-121

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