nANO meets water
Nanotechnologie in der Wasser- und Abwassertechnik
- © Fraunhofer UMSICHT 2010
Nanotechnik ist eine der chancenreichsten Schlüsseltechnologien, Wassertechnik eine der wichtigsten Schlüsselthemen für die Weltbevölkerung. Denn Wasserknappheit und -qualität stellen die wesentlichen globalen Herausforderungen in den kommenden 20-30 Jahren dar.
Letzte Aktualisierung: 21.12.2012
Inhalt:
1. Trends, Potenziale und Herausforderungen
Die etablierten Verfahren und Produkte der Wassertechnik bieten nur noch wenig Spielraum für neue Lösungsansätze, um den gravierenden Wasserver- und Wasserentsorgungsproblemen zu begegnen. In den kommunalen Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen gelingt es zwar, Schmutz und leicht oxidierbare organische Komponenten zu entfernen. Endokrine Substanzen, Sporen und Nitrosamine, die teilweise schon in Spuren toxisch wirken können, werden jedoch nur im geringen Maße eliminiert. In dieser Situation können technische Innovationen aus den Nano-Laboren neue Akzente setzen und die Wassertechnikbranche in aussichtsreiche Bahnen lenken. Schon jetzt entfernen Nanofiltrationsmembranen u. a. Nitrate und Chloride aus Trinkwasser, absorbieren Nanopartikel und Zeolithe Verunreinigungen aus Abwässern und detektieren Nanosensoren Pathogene im Wasser.
Schwerpunktthemen im Bereich nANO meets water sind die Bereiche Analytik/Messverfahren, Materialien und Anwendungen.
2. Ziele und Strategien für NRW
Das Thema ist relevant für die Cluster NanoMikro+Werkstoffe, Umwelttechnologien und Produktion. Durch die thematische Breite der angesprochenen Cluster besitzt diese Cross-Innovation eine große Bedeutung für die nordrhein-westfälischen Industriebranchen und Akteure aus der Wissenschaft. Da die NRW-Kompetenzlandschaft im Bereich Analytik, Materialien und Verfahren/Anwendungen Nano-/Wassertechnik erst lückenhaft analysiert ist, könnte eine Analyse der NRW-Landschaft Klarheit über die Potentiale verschaffen.
Fraunhofer UMSICHT will die Nanotechnik für die Wasserbehandlung zur Anwendung bringen. Es wurde die Plattform www.nano-water.de geschaffen, die nicht nur informieren, sondern den Besucher auch inspirieren soll. Fraunhofer UMSICHT wünscht sich, dass die Besucher von nano-water.de eine Idee davon bekommen, was winzige Nanoteilchen, nanostrukturierte Oberflächen und Nanosensoren Bahnbrechendes in der Wassertechnik zu leisten vermögen.
3. Akteurslandschaft NRW
Die NRW-Kompetenzlandschaft im Bereich Analytik, Materialien und Verfahren/
Anwendungen der Nano-Wasser Cross-Innovation ist erst lückenhaft analysiert.
In der Wasserwirtschaft hat Nordrhein-Westfalen mehr als einhundert Jahre Erfahrung. Die Unternehmen des Landes sind Vorreiter unter anderem in der
Ausgestaltung von Public-Private-Partnerships. Mit Spitzentechnologien besetzen Zulieferunternehmen Marktnischen im Exportmarkt. Rund 600 private und öffentliche Wasserversorger sowie etwa 400 Abwasserentsorger sind in NRW angesiedelt. Hinzu kommen elf Wasser- und Abwasserverbände sowie rund tausend kleine und mittlere Unternehmen. Sie bieten mehr als 100.000 Menschen Arbeit. Brancheninformationen zur Wasserwirtschaft finden Sie unter http://www.nrw-international.de/laender-und-branchen/branchen/wasserwirtschaft/
Mit Nanoefficiency wurde ein erstes Forschungsprojekt zur nanoinspirierten Wasserforschung Leitung eines NRW Fraunhofer-Instituts und maßgebender Beteiligung von Unternehmen aus Nordrhein-Westfalen gestartet. Weitere Forschungsprojekte in diesem Themenbereich sind auf den Weg gebracht. Hier ein Überblick über die Akteure, die an dem Forschungsprojekt Nanoefficiency beteiligt sind:
Fraunhofer UMSICHT
Fraunhofer UMSICHT ist ein Pioneer auf dem Gebiet der NANOINSPIRIERTEN WASSERAUFBEREITUNG und bietet folgende FuE-Dienstleistungen an:
- Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für die Wasseraufbereitung auf Basis nanotechnischer Innovationen
- Verfahrensentwicklung im Bereich Fest-/Flüssig-Trennung
- Mobile Pilotanlagen für Standardfilter und funktionalisierte Filter
- Machbarkeitsstudien
- Oberflächenanalytik (Konfokalmikroskopie, Zetapotentiometer, Messung der Oberflächenspannung, Partikelgrößenanalytik u.v.a.)
CUT GmbH & Co. KG
Heinrich-Hertz-Str. 19b
D-40699 Erkrath
www.cut-membrane.com
Die CUT Membrane Technology ist zuverlässiger Partner für die Lösung von Trennaufgaben im gesamten Umfeld der Membrantechnik. Mit ihren Produkten, Service-Leistungen und branchenspezifischen Lösungen arbeiten sie für mehr Effizienz und Sicherheit bei den Kunden.
CUT entwickelt und produziert im Kundenauftrag individuelle Rohr- sowie Flachmembranen und fertigt entsprechende Module für hochspezialisierte Aufgabenstellungen.
NANO-X GmbH
Theodor-Heuss-Straße 11a
D-66130 Saarbrücken-Güdingen
www.nano-x.de
Die NANO-X GmbH entwickelt und produziert maßgeschneiderte Werkstoffe der chemischen Nanotechnologie mit multifunktionellen Eigenschaften.
Die Leistungen des Unternehmens reichen von Innovationsberatung über zielgerichtete Anpassungsentwicklungen bis hin zur Produktion und Unterstützung bei der Applikation der gewünschten Beschichtungslösungen. Darüber hinaus bietet NANO-X ein Produktportfolio von ausgereiften Materiallösungen in einem umfassenden Lieferprogramm an.
Bartels Mikrotechnik GmbH
Emil-Figge-Str. 76a
44227 Dortmund
www.bartels-mikrotechnik.de
Die Bartels Mikrotechnik GmbH ist seit 1996 das Synonym für Innovationsfähigkeit und mikrosystemtechnische Kompetenz. Bartels ist auf die innovative Nutzung mikrosystemtechnischer Technologien in der klassischen Konsumgüterindustrie, im Maschinenbau und in der Medizintechnik spezialisiert. Schwerpunkte bilden die Bereiche Mikrofluidik, Mikroaktorik und Mikromechanik.
EVERS e. K. WASSERTECHNIK und ANTHRAZITVEREDELUNG
Rheiner Str. 14a
48496 Hopsten
www.evers.de
Seit 1977 konfektioniert EVERS mittels einer eigenen Verfahrensweise und spezieller Siebtechniken den norddeutschen Anthrazit zum EVERZIT® N. Mit diesem Produkt, gefördert aus rund 1400 m Tiefe, hat Evers die Mehrschichtfiltration verändert. Weltweit steht EVERZIT® N für hohe Qualität. Es hat sich hervorragend bewährt beim Einsatz in offenen und geschlossenen Schnellfilteranlagen nach DIN 19605. Es erfüllt alle Anforderungen an moderne Wasseraufbereitungs- und Filtrationsverfahren.
Sachtleben Chemie GmbH
Postfach 17 04 54
47184 Duisburg
www.sachtleben.de
Sachtleben ist ein führender Hersteller hochwertiger Chemieprodukte mit einer großen Palette weißer Pigmente und Füllstoffe. Die Firmengeschichte am Standort Duisburg reicht über 100 Jahre zurück. Mit Produkten aus den Bereichen Titandioxid und Funktionsadditive beliefert das Unternehmen die ganze Welt. Hauptanwendungsgebiete der Sachtleben-Produkte sind z.B. die Synthesefasern, Lacke und Farben, Kunststoffe sowie Papier. Sachtleben stellt aber auch spezielle Produkte für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie zur Verfügung und ist ein kompetenter Partner im Bereich Chromatographie, Nanotechnologie und Katalyse.
4. Arbeitsschwerpunkte und Projekte
Nanoefficiency
Membrantrennverfahren können durch die gezielte Trennung von Stoffströmen in wieder verwertbare Komponenten Wasserkreisläufe schließen, Abwasser reinigen und Wasser in Trinkwasserqualität überführen. Membrantrennverfahren sind wesentliche Prozessschritte in nahezu allen größeren Produktionsketten, bei denen flüssige Chemikalien oder Wasser in hohem Maß verwendet werden. Etabliert sind sie in der chemischen Industrie, Lebensmitteltechnik, Papierindustrie und (Ab)Wassertechnik.
Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines neuartigen Beschichtungsverfahrens, das nanoskalige Titandioxid-Partikel verwendet, um Schichten zu erzeugen, die
- Antifoulingwirkung besitzen,
- antikorrosiv und
- dauerhaft haften.
Das Beschichtungsverfahren soll Ressourcen und Energie schonen, damit die angestrebte Effizienzsteigerung durch Antifoulingschichten nicht kompensiert wird.
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
Kontakt
Dr. Ing. Ilka Gehrke
Fraunhofer UMSICHT
Tel.: +49(208)8598-1260
