Patent des Monats Juli
Umweltfreundliche Entfernung von Öl aus Gewässern
Nachrichten von Ölhavarien erschüttern in regelmäßigen Abständen die Öffentlichkeit. Aktuell kämpft Russland mit einer verheerenden Ölkatastrophe in Westsibirien; der Notstand ist ausgerufen. Aus diesem Anlass lenken wir die Aufmerksamkeit auf eine neue, effektive und umweltschonende Methode zur Reinigung ölverseuchter Gewässer. Das zugrundeliegende Verfahren „Vorrichtung und Verfahren zum Aufnehmen von Öl von einer Wasseroberfläche“ wurde an der Universität Bonn im Juli 2018 unter der Nummer DE102018118139A1 zum Patent angemeldet und ist damit unser Patent des Monats! Ein weiteres Plus: mit Prof. Gries vom ITA ist auch die RWTH an der Erfindung beteiligt.
Die Methode unterliegt einem an sich einfachen Prinzip: Textilien mit speziellen Oberflächeneigenschaften schöpfen das Öl passiv von der Wasseroberfläche ab und transportieren es in einen dafür vorgesehenen schwimmenden Behälter. Die Entwicklung der Funktionstextilien fällt dabei in den Bereich der Bionik, denn auch hier liefert die Natur die Vorbilder. Nicht von ungefähr ist der emeritierte Prof. Wilhelm Barthlott bei dieser Erfindung federführend. Der Wissenschaftler gilt als Pionier der biologischen Grenzflächenforschung und machte zu Beginn des Jahrtausends mit dem von ihm entdeckten Lotus-Effekt Furore. Die Übertragung der beobachteten Selbstreinigungskräfte der Lotos-Blütenblätter auf wirtschaftlich erfolgreiche Produkte ist ein Leuchtturm für gelungenen Technologietransfer.
Der hier vorgestellten Technologie liegt der ebenfalls von Prof. Barthlott entdeckte Salvinia-Effekt zugrunde. Darunter versteht man die Fähigkeit von Schwimmfarngewächsen (Salviniaceae), unterhalb ihrer Blätter auf einer Wasseroberfläche eine dauerhafte Luftschicht zu stabilisieren. Dies gelingt mit Hilfe feiner, superhydrophober Blatthärchen, die an der Spitze hydrophile Eigenschaften aufweisen. Werden die Blätter in ölhaltige Substanzen eingebracht, verdrängt das Öl diese Luft aus der hydrophoben Schicht und wird so von den Blättern aufgesaugt.
Bei der im Patent vorgeschlagenen Lösung werden die Blätter durch funktionale Textilien ersetzt, die ölhaltige Wasserverschmutzungen durch die hydrophobe Funktion adsorbieren. Der Höhenunterschied zum Container bewirkt zusammen mit den Kapillarkräften (durch die Schwerkraft) ein Ableiten in den Behälter.
Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen weist diese Methode eine Reihe von Vorteilen auf.
Im Gegensatz zu Pumpen und Ölsaugsperren benötigt sie keine Energie und kann daher emissionsfrei arbeiten. Das umweltfreundliche Verfahren funktioniert geräuschlos und ist daher auch für Einsätze in Naturschutzgebieten geeignet. Es hinterlässt auch keine Rückstände, die entsorgt werden müssen, wie sie etwa bei der Anwendung von Pulver anfallen, und die Textilien können mehrfach wiederverwendet werden.
Angesichts der anhaltenden Verschmutzungen in Gewässern und Meeren durch Roh- oder Mineralöl hat die Technologie großes Potenzial für kommerzielle Anwendung und wird derzeit von der PROVendis GmbH zur Lizensierung angeboten. 2019 erfolgte die weltweite Patentanmeldung (WO002020021031A1). Die ölsammelnde Boje kann in variablen Baugrößen realisiert werden. Somit ergibt sich für den praktischen Einsatz eine Bandbreite vom Gartenteich bis hin zu großen Gewässern.
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Quellen:
https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%96lkatastrophe_in_Westsibirien
https://de.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Barthlott
https://de.wikipedia.org/wiki/Salvinia-Effekt
W. Barthlott, M. Moosmann, I. Noll, M. Akdere, J. Wagner, N. Roling, L. Koepchen-Thomä, M.A.K. Azad, K. Klopp, T. Gries & M. Mail (2020): Adsorption and superficial transport of oil on biological and bionic superhydrophobic surfaces: a novel technique for oil-water separation. Philosophical Transactions A., DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0447