Entwicklung von umweltfreundlichen Trennverfahren für
Ölemulsionen - Potentiale für oleodynamische technische Innovationen
durch Transfer der Funktionen spezialisierter Insekten
Projektpartner
Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) Denkendorf,
Gruppe Oberflächentechnik:
Dr. Thomas Stegmaier,
Dipl.-Ing. Andreas Scherrieble, Dipl.-Ing. Cigdem Kaya
INS - Institut für Numerische Simulation der Rheinischen
Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn:
Prof. Dr. Michael Griebel,
Dipl.-Inform. Tim Golla,
Dipl.-Math. Margrit Klitz,
Dipl-Math. Alexander Rüttgers, Katharina Schinagl
INRES - Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und
Ressourcenschutz der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn:
Prof. Dr. Dieter Wittmann,
Dipl.-Biol. Vivian Grabarek,
Dipl.-Biol. Heiko Schmied
Henkel AG & Co. KgaA:
Dr. Henry Roßmaier
Projektziel: Entwicklung von Textilien zur Ölabscheidung
Bienen
können Öl tragen. In der Natur ist die
Fähigkeit zum Umgang mit Ölen bei einigen Bienenarten (Melittidae,
Anthophoridae, Ctenoplectridae) in einer ganz besonderen Art und Weise
ausgeprägt. Diese Bienen können Öle in einem Haarpolster auf den
Hinterbeinen
aufnehmen, tropffrei halten und wieder vollständig ablösen. Im
Gegensatz dazu
sind bei technischen Oberflächen bisher keine Strukturen mit solchen
Eigenschaften bekannt. Ölfilme, die sich auf Oberflächen ablagern,
verändern
deren Eigenschaften. Dies gilt für physikalische Eigenschaften wie
Adhäsion,
Benetzung, Wärme- und Stoffaustausch und für das Aussehen, also die
Ästhetik von
Oberflächen. Als weiteres natürliches Vorbild untersuchen wir
Wüstenflughühner.
Diese Vögel tragen zwar kein Öl, aber in ihrem Brustgefieder große
Mengen
Wasser über lange Strecken zum Brutplatz in der Wüste. Auch hier
interessieren
uns die geometrischen, chemischen und physikalischen Strukturparameter
des
Gefieders.
- Fotos: Flughuhn und Ölbiene beim Sammeln
Ausgehend von den Vorbildern aus der
Natur hat sich das interdisziplinäre
Projektteam aus
Forschungsinstituten und Industrie das Ziel gesetzt, neuartige
faserbasierte
Filtersysteme zu entwickeln. Diese sollen aufgrund ihrer extrem hohen
Saugfähigkeit und Haltekapazität ölige Bestandteile aus
Öl-Wasser-Emulgatoren
energiearm separieren und sammeln können. So können die Öle einem
Recyclingverfahren
zugeführt werden. Darauf aufbauend sollen wieder verwendbare
Ölbindetextilien
entwickelt werden, die sowohl die Einweganwendung als auch die Umwelt
belastende thermische Entsorgung hinfällig machen.
Umweltentlastender Effekt und Nachhaltigkeit
Entscheidend für die
Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit
der Reinigung von Industriegütern sind die Technologien zur
Verlängerung der
Wirksamkeit der Reinigungsbäder und zur Badpflege. Derartige
Reinigungsanlagen
werden in vielen Industriezweigen vor dem Lackieren und Emaillieren
aber auch
in Autowaschanlagen eingesetzt. Bei den Membranverfahren ist es nicht
zu
vermeiden, dass bei der Trennung auch der Reiniger aus dem Bad
ausgeschieden
wird. Dies erfordert eine aufwändige Analyse des Restbades und eine
Nachdosierung.
Das mit Hilfe von bionischen Methoden
entwickelte Verfahren
zur Badreinigung mit Textilfiltern soll sich gegenüber den
Membranverfahren und
den Zentrifugalkraftabscheidern in einer höheren Robustheit der Anlage
und in
einer einfacheren und zuverlässigeren Verfahrenstechnik auszeichnen.
Angestrebt
wird eine spezifische Abtrennung des Öls ohne Reiniger, was zu einem
geringeren
Bedarf an Analytik und Additiven führt. Da die zu entwickelnden
textilen
Werkstoffe zur Ölaufnahme, zum Öltransport und zur Speicherung wieder
verwendbar sein sollen, fallen keine Einwegprodukte an, die kosten- und
energieaufwändig sind und zudem umweltbelastend entsorgt werden müssen.
Ein
Recycling des aufgenommenen Öls und seine Weiterverarbeitung zu anderen
Produkten
sind möglich, was bei Verknappung der Ressourcen von Vorteil ist.
Ausstattungen
von Reinigungsanlagen mit derartigen Öltrennverfahren reduzieren die
Belastung von
Grundwasser und Oberflächengewässern.
Anwendungspotential und Wirtschaftlichkeit
Die Anwendung der Ergebnisse wird voraussichtlich
im industriellen und beruflichen Bereich liegen. Der Markt für wässrige
industrielle Reinigungsmittel umfasst in Europa etwa 100.000 t/Jahr,
das sind
entsprechend etwa 50.000.000 m³ Waschflotte, die behandelt werden
müssen. Hinzu
kommt das 2-3 fache Volumen an Kühlschmierstoffemulsionen. In der
europäischen
Metallbearbeitung werden etwa 120-140.000 t/Jahr wassermischbare und
etwa
180.000 t/Jahr nicht wassermischbare Öle verarbeitet, die abgereinigt
werden
müssen. Beim neu zu entwickelnden Badreinigungsverfahren sollen die
wesentlich
niedrigeren Investitions- und Betriebskosten der neuen Technologie zu
einer
besseren Wirtschaftlichkeit als bei den kostenintensiven Verfahren der
Membran-
und Zentrifugalabscheidung führen.
Weitere Anwendungspotenziale liegen bei technischen Anwendungen wie Öl
aufsaugende und Öl abgebende Tücher für Notfallsysteme, die bei
Öltankerhavarien und bei Ölkontaminationen in Binnengewässern
eingesetzt
werden. Bei Havarien zu Land und auf See kann das Öl gesammelt und
aufbereitet
werden, indem es aus dem Speichermedium herausgequetscht wird.
Projekt
Fördermaßnahme
"BIONA - Bionische Innovationen für
nachhaltige Produkte und Technologien" des
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektnummer: 00160110
Projektträger:
Projektträger im
Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.
Links
Bericht über das Projekt bei Galileo auf Pro 7 am 7.7.2011:
Online ansehen
Aktueller Artikel über das Projekt auf der
HCM Seite
