Filterkeramik und Abgasnachbehandlung

Bei Prozessen der Abgasnachbehandlung, Wasseraufbereitung und Wertstoffrückgewinnung spielen keramische Filter und Katalysatoren eine zentrale Rolle – vor allem, wenn es um hohe Temperaturen, chemische Korrosion und Langlebigkeit geht. Hierfür entwickeln und erproben wir applikationsorientierte Materialien, Bauteile und Verfahren. Im Bereich der Katalyse und Partikelfiltration arbeiten wir beispielsweise an neuen Lösungen für die Abgasnachbehandlung von Motoren im Non-Road-Bereich sowie an Feinstaubfiltern und Katalysatoren für Kaminöfen, mit denen sich auf Basis poröser und zellulärer Keramiken die Grenzwerte des Blauen-Umweltengels erreichen lassen. Ein weiteres Beispiel sind modifizierte DeNOx-Katalysatoren und Oxidationskatalysatoren für die Minderung von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen in Abgasen von Zementwerken. Für die Untersuchung des Einsatzverhaltens von Partikelfiltern und Katalysatoren stehen am Fraunhofer IKTS modernste stationäre und dynamische Prüfstände zur Verfügung. Außerdem ist die Charakterisierung von Partikelfiltern (DPF, GPF) und Abgaskatalysatoren (TWC, DOC, SCR, ASC) im Neu- und Post-mortem-Zustand ein großes Arbeitsgebiet unserer Gruppe.

Neben der Einhaltung von steigenden Grenzwerten im Zusammenhang mit Luftschadstoffen ist bei Verbrennungsprozessen auch die Rückgewinnung von Wertstoffen von großer Bedeutung. Im Bereich der Klärschlammverbrennung haben wir ein Verfahren ausgelegt und bereits erfolgreich an Pilotanlagen demonstriert, mit dem sich Schwermetalle mittels Heißgasfiltration aus dem Abgasstrom abtrennen lassen. So können zum einen die zurückgewonnenen Schwermetalle stofflich weiterverwertet und zum anderen die Klärschlammasche als Phosphordünger in der Landwirtschaft genutzt werden.

Neben Partikelfiltern und Katalysatoren zur motorischen und stationären Abgasreinigung arbeiten wir auch an Membranen für die Mikro- und Ultrafiltration von Abwässern. Diese speziellen Siliciumcarbid-Membranen zeichnen sich durch eine hohe Permeabilität, mechanische Stabilität sowie Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit aus und können mit verschiedenen Porengrößen und hoher offener Porosität (> 40 %) ausgelegt werden. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist derzeit die Hydrophobisierung dieser Membranen, um sie für Carbon-Capture-Anwendungen nutzen zu können.

Leistungsangebot
 

• Entwicklung, Erprobung und Optimierung von Materialien für die Partikel-, Flüssig- und Heißgasfiltration (Siliciumcarbid, Cordierit, Aluminiumoxid, Eisen- und Nichteisen-Metalle)
• Filterherstellung vom Pulver bis zum Bauteil (Muster- und Kleinserienfertigung)
• Katalytische und adsorptive Beschichtungen zur Reduktion von Kohlenstoffmonoxid, Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und weiteren Schadgasen
• Werkstoffcharakterisierung und Bauteilprüfung auf Heißgasprüfständen, Synthesegasprüfständen und Membranprüfständen
• Post-mortem-Analysen von Partikel- und Heißgasfiltern sowie Katalysatoren und Katalysatorträgern