Nanoskalige Kohlenstoff-Membranen für Trennaufgaben zur Umsetzung einer schadstofffreien Ressourceneffizien
Entwicklung von Trennprozessen für anspruchsvolle Industrieanwendungen
Viele Trennprozesse in der industriellen Praxis werden mit Membranen unter extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen oder in korrosiver Umgebung durchgeführt. Dabei müssen die eingesetzten Materialien chemisch und thermisch robust sein. Dies ist bei kommerziell verfügbaren Membranen derzeit nicht oder nur eingeschränkt der Fall, da sie häufig aus Polymeren bestehen. Polymere sind langkettige Moleküle, die aus kleineren sich wiederholenden Einheiten aufgebaut sind. Ein Beispiel sind hierfür Kunststoffe. Polymermembranen sind zwar chemisch stabil, allerdings ist ihr Einsatz bei hohen Temperaturen beschränkt. Bei hohen Temperaturen müssen daher alternative Membranmaterialien wie Keramiken oder auch Kohlenstoffmodifikationen verwendet werden. Kohlenstoffmodifikationen sind strukturelle Formen oder Anordnungen von Kohlenstoffatomen, die sowohl in der Natur vorkommen als auch künstlich hergestellt werden können, wie zum Beispiel Graphen und Kohlenstoffnanoröhren. Um als Membranen verwendet zu werden, benötigen die Kohlenstoffmodifikationen eine stabile Trägerstruktur, die den extremen Bedingungen standhalten kann. Diese Trägerstruktur bildet das Gerüst, auf dem die Membran aufgebaut ist und stabilisiert sie.
Ziel des Vorhabens NanoKoM ist der Nachweis der Verwendbarkeit von nanostrukturierten Kohlenstoff¬membranen für die Trennung von leicht verflüssigbaren Stoffen unter herausfordernden Prozessbedingungen. Es soll eine anorganische Trägerstruktur entwickelt werden, die chemisch und thermisch stabil ist und als Basis für gleichmäßige, dünnwandige Schichten aus nanostrukturiertem Kohlenstoff dient. Die Kohlenstoffmembranen sollen so optimiert werden, dass sie unter extremen Bedingungen Wasser selektiv von anderen Stoffen trennen können.
Das Vorhaben wird einen signifikanten Beitrag zu zukunftsorientierten Trennprozessen leisten, indem es verarbeitungstechnische Aspekte sowie ökonomische und ökologische Fragestellungen berücksichtigt. Es ist ein integraler Bestandteil der Entwicklung von Materialinnovationen, die zur Reduzierung von Emissionen beitragen und die Ressourceneffizienz in industriellen Anwendungen verbessern.
