LIG-Feedspacer: Laser-induzierte Graphen-Feedspacer für energieeffiziente Entsalzung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Meerwasserentsalzung über Umkehrosmose wird derzeit in mehr als 17000 Entsalzungsanlagen eingesetzt und erzeugt über 3,3 Millionen Kubikmeter Süßwasser pro Stunde bei einem Energieverbrauch von mehr als 17 Mio kW/h. Die Anlagenplanung und die Prozessführung haben dabei maßgeblichen Einfluss auf die Energiekosten. Die meiste Energie wird verwendet um die Pumpen zu betreiben, die den hohen hydrostatischen Druck aufbauen, der für die Umkehrosmose nötig ist. Da Membranen in permanentem Kontakt mit Meerwasser sind, bilden sich über die Zeit Biofilme auf ihrer Oberfläche aus. Diese reduzieren die Durchlässigkeit der Membranen und erhöhen damit den Energiebedarf für den Entsalzungsprozess. Laserinduziertes Graphen (LIG) zeigt erhebliche Antifoulingwirksamkeit und kann als Elektrode dienen um Wasserstoffperoxid zu erzeugen. Wir wollen biofilmresistente, mit LIG beschichtete Polymermodule entwickeln, die eine Biofilmbildung in den Entsalzungsmembranen verhindern. LIGs werden auf Polymeroberflächen erzeugt und die Antifoulingwirkung sowie die elektrochemischen Eigenschaften werden im Detail untersucht. Neben den Antifoulingeigenschaften sollen auch mineralische Ablagerungen und die Kompatibilität mit gängigen Reinigungsverfahren überprüft werden. Ein aktiver Antifoulingeffekt in LIGs in einem aufgerollten Membranmodul wär ein technologischer Durchbruch. Darüberhinaus würde das Verständnis des Mechanismus der LIG-Aktivität die gezielte Herstellung von Graphenschichten mit erheblich verbesserten antifouling-Eigenschaften ermöglichen.