Projekt
DiMiFi - Dielektrophoretische Filter zur Partikelseparation und deren beispielhafte Anwendung zur Entfernung von Mikroplastik aus in der Reinigungsbranche anfallenden Abwässern
Bei der Herstellung, Verarbeitung, Nutzung und Entsorgung von Kunststoffprodukten gelangen in Deutschland jährlich 330.000 Tonnen Mikroplastik in die Umwelt. Dabei versteht man unter Mikroplastik Kunststoffe mit einem Durchmesser < 5 mm. Kläranlagen mit zwei Reinigungsstufen scheiden durchschnittlich 88 % des Mikroplastik aus dem Abwasser ab, wobei mit sinkender Partikelgröße die Abscheiderate abnimmt.
Der Eintrag von Mikroplastik in die (aquatische) Umwelt stellt ein wachsendes Problem dar und wird zunehmend kritisch betrachtet. Von der Europäischen Kommission wurde die Empfehlung ausgesprochen, kurz- und mittelfristig von der Industrie Maßnahmen zur Reduktion der Freisetzung oder zur Rückhaltung (Aufbereitung von Prozess- und Abwässern) von Mikroplastik zu fordern. Insbesondere bei Filtern zur Abscheidung kleiner Partikel besteht die Gefahr des Verblockens.
Ziel des Forschungsvorhabens ist daher ein innovatives Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik aus Prozess- und Abwässern auf Basis getufteter, dielektrophoretischer Filter. Bei der Dielektrophorese erfolgt die Partikelabscheidung mit Hilfe elektrischer Felder, die zwischen einer isolierenden Komponente (Dielektrikum) wirken. Vorteil dieses Ansatzes ist, dass gegenüber herkömmlichen Filtern der Abstand zwischen den einzelnen Komponenten nicht kleiner als der Durchmesser der abzutrennenden Partikel sein muss. Damit verbunden ist ein deutlich geringerer Druckabfall und es reduziert sich die Gefahr, dass der Filter verblockt. Zudem soll durch den Filter ein breites Spektrum an Polymerpartikeln abgeschieden werden.
Als Filtermedium werden spezielle Tuftingstrukturen entwickelt, deren Garne aus nicht-leitenden anorganischen Materialien (z.B. Basalt) und in regelmäßigen Abständen elektrisch leitenden Garne (z.B. Edelstahlfasergarne) als Elektroden bestehen. An den Filtermodulen wird die dielektrophoretische Partikelrückhaltung einschließlich der geeigneten Verfahrensparameter erforscht.
Im ersten Schritt werden die Geometrien eines textilen dielektrophoretischen Filters simuliert. Für die Herstellung der Filtermodule wird ein Tuftingmaschine modifiziert, um die sichere Verarbeitung der nicht elastischen anorganischer und metallischer Garne zu gewährleisten. Unter Berücksichtigung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des zu reinigenden Abwassers werden die Materialien ausgewählt. Auf Basis der Simulationsergebnisse werde die der Maschinenparameter festgelegt und die Filter gefertigt. Diese Filter werden labortechnisch bewertet und in weiteren Schritten weiterentwickelt.
Projektpartner und/oder weitere Forschungsstellen
wfk – Cleaning Technology Institute e. V. (Forschungseinrichtung 1)
Danksagung
Das IGF-Vorhaben „ Dielektrophoretische Filter zur Partikelseparation und deren beispielhafte Anwendung zur Entfernung von Mikroplastik aus in der Reinigungsbranche anfallenden Abwässern“ 22990 N / 2 der Forschungsvereinigung Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstraße 14 – 16, 10117 Berlin wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
