Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
\u00d6lverschmutzungen von Gew\u00e4ssern sind ein bedeutendes Umweltproblem. In der medialen Wahrnehmung sind es vor allem die marinen Katastrophen verursacht von \u00d6ltankern und Bohrplattformen, jedoch f\u00fchren auch die allt\u00e4glichen Kontaminationen von Binnengew\u00e4ssern weltweit zu \u00f6kologisch hoch bedenklichen St\u00f6rungen von \u00d6kosystemen und der Trinkwasserversorgung. Bei den umfangreichen Vorl\u00e4uferarbeiten der Universit\u00e4t Bonn zu superhydrophoben biologischen Oberfl\u00e4chen und der bionischen Umsetzung des Lotus- und Salvinia-Effektes wurde beobachtet, dass einige dieser Oberfl\u00e4chen ebenfalls zu effizienter Adsorption und schnellem passiven Transport von \u00d6l in der Lage sind. Dabei wurden als effizienteste biologische Vorbilder bestimmte Pflanzenarten mit teilweise h\u00f6chst komplexer Oberfl\u00e4chenarchitektur, wie der Schwimmfarn Salvinia molesta, identifiziert. In diesem Projekt konnten diese F\u00e4higkeiten der biologischen Vorbilder technisch umgesetzt werden. Langfristige Zielstellung ist die Entwicklung eines auf der Gew\u00e4sseroberfl\u00e4che schwimmenden Bionischen \u00d6l-Adsorbers (BOA), der ohne Energiezufuhr in der Lage ist mit Funktionstextilien, hoch effizient \u00d6l aus Wasser zu adsorbieren und zur Entsorgung in einen Sammelbeh\u00e4lter zu transportieren. F\u00fcr den BOA sollte in Rahmen dieses Projektes u. A. ein optimiertes Funktionstextil identifiziert werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZun\u00e4chst wurden die biologischen Vorbilder auf ihre Strukturparameter und Transporteigenschaften analysiert. Darauf basierend wurden 54 kommerziell erh\u00e4ltliche Funktionstextilien, welche aus unterschiedlichen Polymeren mit verschiedenem strukturellen Aufbau bestehen, f\u00fcr ein Screening ausgew\u00e4hlt. Nach der Hydrophobierung der Textilien wurden deren \u00d6ladsorbtionskapazit\u00e4t sowie die horizontale und vertikale Transportgeschwindigkeit bestimmt. Auf dieser Grundlage wurden 2 Funktionstextilien ausgew\u00e4hlt. Diese wurden \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum unter anwendungsnahen Bedingungen f\u00fcr verschiedenen \u00d6larten (Diesel, Heiz\u00f6l, Bilgen\u00f6l, Alt\u00f6l, Motor\u00f6l) untersucht. Dabei wurde vor allem die horizontale Transportgeschwindigkeit, welche der Anwendung im BOA entspricht, unter Ber\u00fccksichtigung der Maschenausrichtung, kontinuierlicher und diskontinuierlichem Vorhandensein von \u00d6l getestet. Mittels optischer Verfahren wurde analysiert wie am Textil der \u00d6ltransport stattfindet. Die Auswirkungen des Strukturdurchmessers (D), der Strukturabst\u00e4nden (A) und deren Verh\u00e4ltnis (A\/D) innerhalb der Oberfl\u00e4chenarchitektur der Textilien sowie unterschiedlicher \u00d6lkontaktwinkel wurden f\u00fcr \u00d6le verschiedener Viskosit\u00e4t mittels numerischer Str\u00f6mungssimulation analysiert um die idealen Textilstrukturen f\u00fcr einen optimierten BOA zu ermitteln.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es konnten zwei Funktionstextilien identifiziert werden, die sehr \u00fcberraschend effiziente Eigenschaften f\u00fcr die \u00d6l-Wasser-Trennung aufweisen. Eines der Funktionstextilien transportierte in 6 cm Streifenbreite bis zu einem halben Liter \u00d6l in der Stunde. Es handelte sich um ein Abstandstextil. Die Maschenausrichtung hat einen erheblichen Einfluss hat, bei Orientierung des Textils orthogonal zur Maschenrichtung wurde 61 – 90% mehr \u00d6l transportiert als in Querrichtung. Einen erheblichen Einfluss auf den \u00d6ltransport hat auch die Art des zu transportierenden \u00d6ls. Prinzipiell werden \u00d6le mit geringer Viskosit\u00e4t (<10cP) wie Diesel oder Heiz\u00f6l deutlich schneller transportiert als \u00d6le mit hoher Viskosit\u00e4t (> 100cP), wie Alt\u00f6l, Bilgen\u00f6l oder Motor\u00f6l. Dabei ist ein direkter Zusammenhang zwischen Viskosit\u00e4t und Transportgeschwindigkeit zu beobachten. So transportiert das gleiche Funktionstextil Heiz\u00f6l (Viskosit\u00e4t 5,6 cP) um dem Faktor 50 schneller als Motor\u00f6l (Viskosit\u00e4t 196,7 cP). Im Rahmen der Simulation des \u00d6ltransportes konnte gezeigt werden, dass ein Verh\u00e4ltnis von 1:1 von Durchmesser und Abstand der Feinstrukturen optimal f\u00fcr den Transport ist. Die optimalen Werte f\u00fcr Strukturdurchmesser und -abst\u00e4nde variieren jedoch mit der Viskosit\u00e4t des \u00d6ls. Die Versuche zeigten weiterhin, dass kein direkter Zusammenhang zwischen \u00d6lhaltekapazit\u00e4t und \u00d6ltransportgeschwindigkeit besteht.
\nDie Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die Funktionstextilien sowohl f\u00fcr den kontinuierlichen als auch im diskontinuierlichen Einsatz geeignet sind: Es sind keine Probleme zu erwarten, wenn \u00d6l nur gelegentlich auf der Wasseroberfl\u00e4che vorhanden ist. Dies erm\u00f6glicht somit auch den pr\u00e4ventiven Einsatz, zum Beispiel auf Gew\u00e4ssern, welche durch gelegentliche \u00d6lverschmutzungen gef\u00e4hrdet sind, wie zum Beispiel in Hafenbereichen. Hierbei kommt der dauerhaften Hydrophobierung eine zentrale Bedeutung zu, da ansonsten Wasser in den Sammelbeh\u00e4lter transportiert w\u00fcrde.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Das Projekt wurde auf renommierten Konferenzen und Messen, wie der Hannover Messe und der Filtech-Konferenz, sowie im Rahmen eingeladener Fachvortr\u00e4ge vorgestellt. Weiterhin wurden Projektergebnisse in drei Fachartikeln in renommierten Zeitschriften ver\u00f6ffentlicht bzw. zur Ver\u00f6ffentlichung eingereicht und fanden in einem Buchkapitel Erw\u00e4hnung. Basierend auf diesem Projekt erschienen weltweit ca. 20 nationale und internationale Pressemitteilungen, in deren Folge sind insgesamt gesch\u00e4tzt \u00fcber 100 Beitr\u00e4ge, Artikel in Fachzeitschriften, aber auch Tagespresse und Fernsehsendungen, erschienen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen dieses Projektes wurden zwei \u00e4u\u00dferst effiziente Funktionstextilien f\u00fcr den Einsatz im BOA identifiziert. Diese erm\u00f6glichen genau wie ihre biologischen Vorbilder die Trennung von \u00d6l und Wasser, wobei das \u00d6l \u0096 ohne Anwendung zus\u00e4tzlicher Energie \u0096 passiv in einen Sammelbeh\u00e4lter transportiert wird. Die Funktionstextilien mit einer Streifenbreiten von 6 cm k\u00f6nnen dabei bis zu einem \u00bd Liter \u00d6l von der Wasseroberfl\u00e4che abtransportierten. Die Projektergebnisse zeigen, dass mit BOA eine neue, energiesparende Technik der \u00d6l-Wasser-Trennung zur Verf\u00fcgung gestellt wird, welche vorwiegend in Binnengew\u00e4ssern eingesetzt werden kann. Dar\u00fcber hinaus bietet diese innovative Technik Potential f\u00fcr die \u00d6l-Wasser-Trennung im Bereich der Schifffahrt oder in industriellen Anlagen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens \u00d6lverschmutzungen von Gew\u00e4ssern sind ein bedeutendes Umweltproblem. In der medialen Wahrnehmung sind es vor allem die marinen Katastrophen verursacht von \u00d6ltankern und Bohrplattformen, jedoch f\u00fchren auch die allt\u00e4glichen Kontaminationen von Binnengew\u00e4ssern weltweit zu \u00f6kologisch hoch bedenklichen St\u00f6rungen von \u00d6kosystemen und der Trinkwasserversorgung. Bei den umfangreichen Vorl\u00e4uferarbeiten der Universit\u00e4t Bonn zu […]<\/p>\n","protected":false},"author":0,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[47,2425,65,51,52,53],"class_list":["post-27015","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-klimaschutz","tag-kulturgueter","tag-nordrhein-westfalen","tag-ressourcenschonung","tag-umweltforschung","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"34602\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"","dbu_projektdatenbank_bsumme":"365.005,00","dbu_projektdatenbank_firma":"Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universit\u00e4t Bonn\nNees-Institut f\u00fcr Biodiversit\u00e4t der Pflanzen\nAG Biodiversit\u00e4t und Bionik","dbu_projektdatenbank_strasse":"Venusbergweg 22","dbu_projektdatenbank_plz_str":"53115","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Bonn","dbu_projektdatenbank_p_von":"2019-02-01 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2022-01-31 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"2 Jahre und 12 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"+49 228 73 2271","dbu_projektdatenbank_inet":"www.nees.uni-bonn.de","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Nordrhein-Westfalen","dbu_projektdatenbank_foerderber":"156","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"DBU-Abschlussbericht-AZ-34602_01-Hauptbericht.pdf","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27015","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27015\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":43621,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/27015\/revisions\/43621"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=27015"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=27015"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=27015"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}