Umweltfreundliche Filter für flüchtige organische Verbindungen
Flüchtige organische Verbindungen können abhängig von ihrer chemischen Struktur karzinogen oder mutagen bzw. störend auf Hormonsysteme wirken (endokrine Disruptoren). Langzeitbelastung kann Schäden an der Leber, den Nieren und am zentralen Nervensystem zur Folge haben. Sie verursachen außerdem Umweltbelastungen, da sie Ausgangsstoffe für photochemischen Smog beinhalten. Flüchtige organische Verbindungen gelangen in die Umwelt, nachdem sie aus den organischen Lösungsmitteln in Tinten, Farben und Lacken verdampft sind. Das Projekt CARVOC (Innovative eco-friendly activated carbon filters for harmful vapours and gases VOC purification) widmete sich den problematischen flüchtigen organische Verbindungen, indem es einen Luftfilter für die Industrie sowie ein leichtes, tragbares Gerät entwickelte. Mit deren Anwendung kann eine Minderung der Auswirkungen von durch Unfälle oder terroristische Akte freigesetzten giftigen Industriegasen bewirkt werden. Aktivkohle (Activated Carbon, AC), der aktive Bestandteil beider Systeme, wurde hier aus Hanfreststoffen aus der Landwirtschaft und der industriellen Verarbeitung hergestellt. Man setzte verschiedene Verfahren zur Aktivierung der Reststoffe ein, um die Aktivkohle mit einer geeigneten porösen Textur zur Schadstoffminderung in der Gas- und Dampfphase auszustatten. Das CARVOC-Team wählte die bestgeeigneten Lignozellulose-Ausgangsstoffe aus und optimierte ein Herstellungsverfahren, bei dem Phosphorsäure zum Einsatz kommt, um Aktivkohle bei niedrigeren Temperaturen und mit höheren Ausbeuten als bei konventionellen Verfahren herzustellen. Überdies kann die Aktivkohle entsprechend den Anforderungen mit verschiedenen Porositäten und unterschiedlicher Oberflächenchemie ausgestattet werden. Die gute Endausbeute und die Möglichkeit der Wiederverwertung der Phosphorsäure weist hier einen rentablen Weg für eine industrielle Produktion. Eine erste Maßstabsvergrößerung des Aktivkohleherstellungsverfahrens wurde mit Erfolg durchgeführt. Man setzte industrieähnliche Ausstattung und Strategien ein und demonstrierte die technische Realisierbarkeit und Nachvollziehbarkeit von im Labormaßstab erzielten Entwicklungen. Die Forscher realisierten einen patentierbaren Durchbruch in Form hochwertiger monolithischer Kohlenstoffmaterialien aus Lignin. Es bot sich eine exzellente chemische Schutzleistung, welche die der kommerziell verfügbaren granularen Aktivkohle übertraf und in einem Behälter zum Körperschutz verwendet werden kann. Die Filtersysteme stellten eine ökologisch solide Lösung für das drängende Problem der Belastung durch flüchtige organische Verbindungen aufgrund von industriellen Prozessen und in Notfällen dar. Eine Reduzierung der VOC-Emissionen ist Gegenstand vieler EU-Richtlinien, die auf die Bekämpfung der Ausbreitung der Chemikalien in Luft und Wasser abzielen. Aktivkohlen mit speziell abgestimmter Oberflächenchemie können zur Adsorption von Metallen oder Farbstoffe aus kontaminiertem Wasser eingesetzt werden. Überdies können sie in der Lebensmittelindustrie Anwendung bei der Trennung und Rückgewinnung großer Biomoleküle finden. Da die Nachfrage nach Aktivkohle weiterhin zunimmt, stellen die CARVOC-Resultate eine große Chance für kleine und mittlere Unternehmen dar, die nun eine aus Hanfabfall hergestellte konkurrenzfähige Aktivkohle produzieren und gleichzeitig dazu beitragen können, die Menge der in die EU importierten Aktivkohle zu reduzieren.
Schlüsselbegriffe
flüchtige organische Verbindungen, Hanf, CARVOC, Reinigung, industrieller Luftfilter, Aktivkohle, Biomoleküle, persönliche Schutzvorrichtungen
