För­de­rung für neue Nano-Wasserfilter

For­schen­de und Ingenieur*innen aus sie­ben Län­dern wol­len spe­zi­el­le Fil­ter im Nano-Maß­stab ent­wi­ckeln. Sie koope­rie­ren in einem neu­en Pro­jekt, das jetzt von der Euro­päi­schen Uni­on bewil­ligt wur­de. Die neu­en Fil­ter sol­len Reinst­was­ser erzeu­gen, etwa für Anwen­dun­gen in Indus­trie und For­schung. Zugleich sol­len sie es ermög­li­chen, Was­ser aus Flüs­sig­kei­ten wie Milch oder Frucht­saft zu extra­hie­ren, um Kon­zen­tra­te zu erzeu­gen. Geför­dert wird das Pro­jekt mit ins­ge­samt drei Mil­lio­nen Euro. Die Uni­ver­si­tät Bie­le­feld über­nimmt die Lei­tung der bis 2023 lau­fen­den Forschungskooperation.
Das Pro­jekt arbei­tet mit Car­bon-Nano­me­m­bra­nen (CNM). Das sind Mil­li­ons­tel-Mil­li­me­ter dün­ne Blätt­chen aus Koh­len­stoff. „Die­se Nano­me­m­bra­nen haben beson­de­re Trenn­ei­gen­schaf­ten“, sagt der Phy­sik­pro­fes­sor Dr. Armin Gölz­häu­ser von der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld, der das neue Pro­jekt lei­tet. Co-Pro­jekt­lei­ter ist der Phy­sik­pro­fes­sor Dr. Dario Ansel­met­ti, eben­falls von der Uni­ver­si­tät Bielefeld.
„Die CNM sind extrem durch­läs­sig für Was­ser und blo­ckie­ren gleich­zei­tig den Durch­fluss aller ande­ren Stof­fe – zum Bei­spiel gelös­te Sal­ze oder klei­ne orga­ni­sche Mole­kü­le“, erklärt Gölz­häu­ser. 2018 gelang es Gölz­häu­sers Arbeits­grup­pe erst­mals, eine CNM her­zu­stel­len, die Was­ser­mo­le­kü­le durch­lässt, ande­re Stof­fe hin­ge­gen herausfiltert.
Das neue Pro­jekt soll die beson­de­ren Eigen­schaf­ten der Nano­me­m­bra­nen für den Ein­satz in Indus­trie und For­schung nutz­bar machen. „Dafür gehen wir über den Labor­maß­stab hin­aus und pro­du­zie­ren funk­ti­ons­fä­hi­ge Nano­me­m­bra­nen mit sehr viel grö­ße­ren Flä­chen“, sagt Gölz­häu­ser. „Dazu gehört auch, dass wir eige­ne Pro­to­typ-Anla­gen ent­wi­ckeln, die mit den Mem­bra­nen fil­tern kön­nen.“ Wie gut die Fil­ter­an­la­gen arbei­ten, wird schließ­lich von dem Koope­ra­ti­ons­part­ner CNM Tech­no­lo­gies unter rea­lis­ti­schen Bedin­gun­gen getes­tet. Die Fir­ma ist eine Aus­grün­dung der Uni­ver­si­tät Bie­le­feld und hat ihren Sitz im Inno­va­ti­ons­zen­trum Cam­pus Bie­le­feld (ICB).
Die Fil­ter­an­la­gen sol­len zunächst zwei unter­schied­li­che „Pro­duk­te“ her­stel­len kön­nen: Reinst­was­ser und Geträn­ke­kon­zen­tra­te. Reinst­was­ser ist Was­ser mit so wenig gelös­ten Stof­fen wie mög­lich. Sal­ze und Ver­un­rei­ni­gun­gen sind her­aus­ge­fil­tert. „Benö­tigt wird sol­ches Was­ser über­all dort, wo es extrem sau­ber zuge­hen muss“, sagt der Co-Pro­jekt­lei­ter Dario Ansel­met­ti. Das betrifft zum Bei­spiel Pro­duk­te in der Phar­ma­in­dus­trie, die Com­pu­ter­chip-Her­stel­lung und Ver­su­che in der Mikrobiologie.
Geträn­ke­kon­zen­tra­te wer­den in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie genutzt, um Trans­port- und Lager­kos­ten zu sen­ken. Frisch gepress­te Säf­te wer­den gewöhn­lich erhitzt, um das Volu­men zu redu­zie­ren. Im Pro­jekt soll hin­ge­gen ein Ver­fah­ren genutzt wer­den, das ohne Erwär­mung aus­kommt: „Cold Con­cen­ta­ti­on“ (kal­te Kon­zen­tra­ti­on). Säf­te wer­den dabei durch die Nano-Fil­ter ent­wäs­sert. Zurück bleibt ein Kon­zen­trat, das bis zum Frucht­pul­ver gefil­tert sein kann. Auch Milch und Kaf­fee kön­nen so in Pul­ver umge­wan­delt wer­den. „Die kal­te Kon­zen­tra­ti­on spart viel Ener­gie im Ver­gleich zu den ther­mi­schen Ver­fah­ren und zer­stört kei­ne Geschmacks­stof­fe“, sagt Armin Gölzhäuser.
Das Pro­jekt heißt „Water sepa­ra­ti­on revo­lu­tio­ni­zed by ultrat­h­in car­bon nano­me­m­bra­nes“ (Revo­lu­tio­nier­te Was­ser­ab­spal­tung durch ultra­dün­ne Koh­len­stoff-Nano­me­m­bra­nen), Kurz­ti­tel: „Its-thin“. Geför­dert wird das Pro­jekt vom EU-For­schungs­rah­men­pro­gramm Hori­zon 2020 über die Säu­le „Wis­sen­schafts­ex­zel­lenz“, The­men­be­reich „Future and Emer­ging Tech­no­lo­gies“ (Neue und künf­ti­ge Technologien).
Von den drei Mil­lio­nen Euro Gesamt­för­de­rung gehen 890.000 Euro an die Uni­ver­si­tät Bie­le­feld. Zum „Its-thin“-Verbund gehö­ren die Uni­ver­si­tät Mari­bor (Slo­we­ni­en), die Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Däne­marks, die Uni­ver­si­tät Patras (Grie­chen­land), die Tech­ni­sche Uni­ver­si­tät Riga (Lett­land), die Éco­le nor­ma­le supé­ri­eu­re de Paris (Frank­reich) sowie das auf Nano­me­m­bra­nen spe­zia­li­sier­te Unter­neh­men CNM Tech­no­lo­gies (Deutsch­land) und der Pro­zess­ent­wick­ler BLUE-tec (Nie­der­lan­de).