Leistungsfähige Filter mit Nanofasern

Projektstart in Heinsberg und Aachen

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.

"Kleine und mittlere Unternehmen sind Vorreiter des technologischen Fortschritts. Sie bringen dank ihrer Marktnähe und Flexibilität besonders häufig Innovationen hervor und bilden somit den Kern des erfolgreichen Wirtschaftsstandorts Deutschland. Mit dem Förderprogramm KMU-innovativ unterstützt das BMBF Spitzenforschung einzelner KMU. KMU und Forschungsinstitute können hier in enger Zusammenarbeit anspruchsvolle Forschungsprojekte bearbeiten und eine schnelle Umsetzung der Forschungsergebnisse in die Anwendung forcieren. Mit dem neuen Konzept ‚Vorfahrt für den Mittelstand‘ haben wir zudem ein starkes Signal für den weiteren Ausbau der Innovationsfähigkeit von KMU gesetzt", so Forschungsstaatssekretär Rachel.

„Durch Forschung und Entwicklung ist es uns möglich, die Basis für die Herstellung neuer Produkte zu erarbeiten und mittelfristig neue Absatzmärkte außerhalb des Erdgasbereichs zu erschließen. Nur dadurch kann das Überleben eines mittelständischen Betriebs gesichert werden“, so Marianne van Ooijen, Geschäftsführerin der VoTech Filter GmbH und Koordinatorin des Projekts. „Unterstützt werden unsere Bemühungen durch das Projektkonsortium mit seiner komplementären Expertise in allen Bereichen der Entwicklungskette.“

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.

„Im Rahmen des Forschungsprojekts werden 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“, erklärt Dr. Helga Thomas, die dieses Projekt innerhalb des DWI – Leibniz-Instituts leitet.

Quelle
DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien