Photokatalytische Aufbereitung von Problemwässern mit TiO₂-Komponenten

Der Zugang zu sauberem Wasser ist weltweit ein wichtiges Thema. Nach Angaben der Vereinten Nationen (UN) haben mehr als zwei Milliarden Menschen keinen direkten Zugang zu sicherem Trinkwasser. Das »Nachhaltige Entwicklungsziel für sauberes Wasser und sanitäre Einrichtungen« der UN (SDG 6) soll dieses Problem angehen. Die durch Wasserverschmutzung entstehenden Probleme sind in den entwickelten Industrieländern meist nur indirekt spürbar, vor allem dann, wenn sie über ausreichende Wasserreserven verfügen. Doch trotz hoher Standards der wasser- und abwasserwirtschaftlichen Infrastrukturen gelangen persistente Spurenstoffe (bspw. Pharmaka, Pestizide, Farbstoffe) in den Wasserkreislauf und reichern sich dort an. Viele am Markt verfügbare Verfahren sind mit spezifischen technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Nachteilen versehen, so dass eine neue Generation nachhaltiger und variabel einsetzbarer, energie- und materialeffizienter Technologien und Verfahren erforderlich ist. Die Voraussetzung hierfür sind leistungsfähige Materialien und Systeme sowie das zugehörige Prozessdesign.

3D-gedruckte TiO₂-Komponenten

Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit den Kooperationspartnern Tiger Coatings GmbH & Co.KG und Hochschule Mittweida im Rahmen des M-Era.Net-Projekts »CeramSLS« kompakte, geometrisch funktionalisierte 3D-gedruckte TiO₂-Komponenten für die Problemwasserbehandlung mittels Photokatalyse. Dabei werden organische und anorganische Verunreinigungen in Abwässern durch die Erzeugung von hochreaktiven Radikalen, die unter Lichtanregung entstehen, entfernt. Besonderes Augenmerk liegt daher auf der Erzeugung einer hohen geometrischen Reaktionsoberfläche. Zudem werden eine gezielte Flüssigkeitsführung zur Erhöhung der Verweilzeit im System sowie eine Minimierung des Gesamtvolumens der Anlage angestrebt. Additive Fertigungsverfahren, wie der 3D-Druck, bieten aufgrund ihres hohen Freiheitsgrads hinsichtlich der geometrischen Komplexität sowie der hohen Flexibilität in der Fertigung enormes Potenzial für die geometrische Funktionalisierung und Miniaturisierung der Bauteile sowie für schnelle Iterationen in der Bauteilentwicklung.
 

Leistungs- und Kooperationsangebot

• Bauteilentwicklung (Design und Fertigung) auf der Basis verschiedener AM-Verf hren und Werkstoffe
  
• Entwicklung und Charakterisierung von keramischen Funktionskomponenten
  
• Anwendungsspezifisches Prozessdesign und Prototypenentwicklung
  
• Verfahrenserprobung unter Realbedingungen, Prozessbewertung