Water4All - Kooperationsprojekt SWMOF: Ein intelligentes Verfahren zur Wassergewinnung aus der Luft und zur Wasserverteilung auf der Grundlage von umweltfreundlichen MOFs

Das Projekt gliedert sich in fünf Themenbereiche / drei Arbeitspakete (APs) AP 1 des Vorhabens befasst sich mit der Aufskalierung der Synthese der Metall-organischen Gerüstverbindung CAU-10, einem Aluminiumhydroxyisophthalat der Zusammensetzung [Al(OH)(C8H4O4)], aus Wasser als Lösungsmittel. Dazu soll ein Durchflussreaktor und eine kontinuierliche Synthese von CAU-10 entwickelt werden, mit dem Ziel, dieses Material in großen Mengen, kostengünstig und mit hohen Ausbeuten herzustellen. Zusätzlich zur konventionellen Synthese soll untersucht werden, wie Nukleations- und Kristallisationsprozesse durch Ultraschallbehandlung und Mikrowellenbestrahlung beeinflusst werden können, um Partikel unterschiedlicher Größe zu erhalten, die auch einen großen Einfluss auf die Adsorptionskinetik haben. In AP 2 sollen die Wasseraufnahmefähigkeit und die Adsorptionskinetik durch Einbringen von Defekten oder durch Erzeugung von Mesoporen erhöht werden. Dazu sollen Reaktionen in Batch-Reaktoren durchgeführt werden. Zur Erzeugung von Defekten sollen organische Moleküle eingesetzt werden, die kleiner als Isophthalsäure sind und somit den zugänglichen Porenraum vergrößern. Mesoporen sollen durch den Einsatz von Tensiden erzeugt werden. AP 3, die Formgebung der Pulver zu Pellets oder das Aufbringen auf wärmeleitende Substrate, wird in Zusammenarbeit mit der Universität Porto untersucht. Der Einfluss von Bindemittel und Formgebungsverfahren auf die Wasseradsorptionseigenschaften und die mechanische Stabilität der Komposite sind wichtige Parameter für den Einsatz in der Wasserrückgewinnung. In diesem AP wird auch das Recycling von CAU-10 untersucht. Dies umfasst sowohl die Wiederverwendung des CAU-10-Pulvers als auch die Rückgewinnung der Ausgangsverbindungen aus nicht mehr verwendbarem CAU-10. Die erhaltenen Produkte werden alle ausführlich auf ihre chemische und thermische Stabilität, die Kristallinität und vor allem auf die Wasseradsorptionseigenschaften untersuch