Photo- und elektrochemische Umwelttechnologien (PEU)

Nanostrukturierte superhydrophobe Schichten zur Selbstreinigung von Oberflächen.
© Fraunhofer IST, Rainer Meier, BFF Wittmar
Nanostrukturierte superhydrophobe Schichten zur Selbstreinigung von Oberflächen.
Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen 6, 7 und 11: Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen bezahlbare und saubere Energie, nachhaltige Städte und Gemeinden

Nachhaltige Technologien für eine saubere Umwelt

Photo- und elektrochemische Oxidationsprozesse sind ein wichtiger Baustein, um organische Stoffe abzubauen. Sie tragen darüber hinaus zur umweltfreundlichen Gewinnung von Wasserstoff sowie zur Umsetzung von Kohlenstoffdioxid (CO2) in höherwertige Kohlenwasserstoffe bei. Am Fraunhofer IST kommen hierbei bevorzugt die elektrochemische Oxidation mit Diamantelektroden (EAOP®) sowie die photochemische Oxidation und Reduktion mit Photokatalyse zum Einsatz. Beide Verfahren verzichten dabei grundsätzlich auf zusätzliche chemische Substanzen und zählen somit zu den umweltfreundlichsten und nachhaltigsten Technologien, die am Markt verfügbar sind.

 

Systemlösungen zur Reduktion von Emissionen und Schadstoffen

Wir entwickeln und erproben Systemlösungen zur nachhaltigen und effizienten Reinigung und Desinfektion von Wasser, Luft und Boden sowie zur Synthese von Basischemikalien. Als einer der Pioniere der EAOP®-Technologie sowie als einer der Hauptakteure im Bereich photokatalytische Messtechnik, Normung und Standardisierung profitieren unsere Kunden von der flexiblen Vernetzung unserer Kompetenzen zur Herstellung, Beurteilung und Anpassung von Diamantelektroden und photokatalytischer Oberflächen unter Maßgabe der Wirtschaftlichkeit und der ökologischen Nachhaltigkeit. Unsere Technologie findet Anwendung in energieeffizienten Diamantzellen, mit denen Mikroschadstoffe in Grund-, Trink- und Abwasser abgebaut werden, bei der Beschichtung und Behandlung von Oberflächen zum Schutz vor Fouling und Biofouling sowie in Desinfektionssystemen für die Agrarproduktion und Agrarhygiene.

»Unsere CleanTech-Verfahren verzichten auf den Einsatz zusätzlicher Chemie und leisten somit einen wertvollen Beitrag zur umwelt- und klimaverträglichen Sicherstellung einer ausreichenden Versorgung mit Wasser, Energie und Nahrungsmitteln.«

Dipl.-Ing. (FH) Frank Neumann, Teamleiter

Wir bieten Ihnen Lösungen für Ihre Anwendungen

 

Kompetenz / Technologie

Photokatalytische Prüfverfahren und Messtechnik

 

Branchenlösungen

Umwelttechnik

 

Diamantbasierte Systeme und CleanTech

Diamantelektroden zur Wasserreinigung und Desinfektion

 

Verfahrens- und Fertigungstechnik für nachhaltige Energiespeicher

Wasserstoff- und Brennstoffzellensysteme

Ausgewählte Referenzprojekte

 

Referenzprojekt

Dezentrale medizinische Versorgung

 

Referenzprojekt

Trinkwasseraufbereitung mit Diamantelektroden

 

Referenzprojekt

Energieeffiziente und nachhaltige Wasserversorgungstechnologien für Afrika

Mobile DiaDis-Anlage zur Erzeugung ozonisierten Wassers

In einem elektrochemischen Prozess wird ozonisiertes Wasser erzeugt und für unterschiedliche Anwendungen bereitstellt. Hierbei wird Ozon, ein starkes Oxidationsmittel, äußerst energieeffizient mit Diamantelektroden direkt im Wasser aus den Wassermolekülen erzeugt. Es kann zur Reduzierung des Foulings auf RO-Membranen sowie zur Vermeidung von Biofilmen in Reinstwasser- oder in Kühlanlagen eingesetzt werden. Alternativ lässt sich die Anlage zur Abtötung Viren, Keimen und Schädlingen einsetzen, um beispielsweise Oberflächen zu desinfizieren oder das Pflanzenwachstum zu verbessern.

DiaDis Diamantelektroden-Demonstrator zur Erzeugung ozonierten Wassers vor Ort.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
DiaDis Diamantelektroden-Demonstrator zur Erzeugung ozonierten Wassers vor Ort.

Spezifikationen / technische Daten

  • Medium: VE-Wasser mit einem Leitwert < 1µS/cm
  • Nutzvolumen: 10 – 100 Liter (variabel)
  • Wirkstoff: Ozon (O3) in VE-Wasser gelöst
  • O3-Konzentration: bis zu 10 mg/l
  • Ozonleistung: 200-250 mg/h gelöstes O3 bei 20°C
  • Maße: 1500 x 750 x 1950 mm (B x T x H)
  • Gewicht: 280 kg (leer), 400 kg (Betrieb)

Referenzprojekt »ICON-WASTEC«

Normkonformer Messplatz für photokatalytische Luftreinigung

Der Messplatz ermöglicht die Beurteilung der Leistungsfähigkeit photokatalytisch luftreinigender Oberflächen nach ISO 22197-1 bis -4, EN 16980-1, DIN 19279 sowie gemäß den Richtlinien des Fachverbands angewandte Photokatalyse FAP. Neben entwicklungsbegleitender Auftragsanalytik bietet das Fraunhofer IST seinen Kunden hiermit eine schlüsselfertige Lösung zur Bestimmung der photokatalytischen Aktivität ihrer Produkte sowie zum Nachweis einer nachhaltigen und sicheren Reduktion von umweltgefährdenden und giftigen Schadstoffen im Innen- und Außenbereich.

Bestimmung der luftreinigenden Wirkung photokatalytischer Oberflächen am NO-Messplatz.
© Ronald Frommann / Fraunhofer IST
Bestimmung der luftreinigenden Wirkung photokatalytischer Oberflächen am NO-Messplatz.

Spezifikationen / technische Daten

  • Anwendbare Prüfnormen: ISO 22197-1 bis -4, EN 19680-1, DIN 19279
  • Mögl. Prüfgase: NO, NO2, (O3), HCHO, C2H4O, C7H8
  • Reaktoren: gerichtet durchströmter Flachbettreaktor, kontinuierlich gerührter Rührkesselreaktor
  • Maße: 900 x 900 x 2700 mm (B x T x H)

Photokatalytische Luftreinigung

Mobile Rückenspritze zur Desinfektion von Oberflächen

Unter den gängigen Desinfektionsmitteln ermöglicht Ozon in gelöster Form in Wasser eine sichere Anwendung insbesondere für Innenräume. In Wasser gelöstes Ozon zerfällt jedoch rasch wieder und bedarf der unmittelbaren Herstellung vor Ort. Als autarkes System ermöglicht die am IST entwickelte mobile Rückenspritze die Herstellung von Desinfektionsmittel ohne Einsatz zusätzlicher Chemie. Durch Integration von Diamantelektroden wird das Ozon schnell und effizient direkt im Wasser erzeugt und kann somit eine nachhaltige Desinfektion von Oberflächen sicherstellen.

Mobile Rückenspritze zur effizienten Erzeugung ozoniertem Wasser zur Flächendesinfektion.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Mobile Rückenspritze zur effizienten Erzeugung ozoniertem Wasser zur Flächendesinfektion.

Spezifikationen / technische Daten

  • Backbone: REB 15 PC3, Birchmeier Sprühtechnik AG
  • Medium: Stadtwasser (über Ionentauscher); VE-Wasser mit einem Leitwert < 5 µS/cm
  • Nutzvolumen: bis 15 l; ca. 2 l/h
  • Wirkstoff: Ozon (O3) in VE-Wasser gelöst
  • O3-Konzentration: bis zu 1 mg/l gelöstes O3 bei 20°C
  • Gewicht: 5 kg (leer), 28 kg (Betrieb)

Referenzprojekt »Demo-medVer«

Weitere Informationen

 

Aus der Forschung

Modellrechnungen zum Abbau von Stickoxiden mittels Photokatalyse