Entwicklung eines physikalischen bionischen Verfahrens zur Entfernung von Ölverschmutzungen auf Wasser unter Einsatz superhydrophober Funktionstextilien

Ölverschmutzungen von Gewässern stellen ein weltweites Umweltproblem dar. In der
medialen Wahrnehmung stehen vor allem die marinen Katastrophen verursacht von
Öltankern und Bohrplattformen im Mittelpunkt. Die alltäglichen Kontaminationen von
Binnengewässern, vorwiegend mit Diesel, Heiz- oder Motoröl, werden meist nur lokal
beachtet. Allerdings führen diese ebenfalls weltweit zu ökologisch hoch bedenklichen
Störungen der sensitivsten Ökosysteme und Biotope und gefährden darüber hinaus
unsere Trinkwasserversorgung.
Ein völlig neuartiger Ansatz zur Beseitigung derartiger Verschmutzungen bildet die
Grundlage dieses, von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekts
(„Entwicklung eines physikalischen bionischen Verfahrens zur Entfernung von
Ölverschmutzungen auf Wasser unter Einsatz superhydrophober Funktionstextilien“;
Az: 34602/01): Mittels eines auf dem Wasser flottierenden Bionischen Öl-Adsorbers
(BOA), der passiv ohne Energiezufuhr mit Funktionstextilien in der Lage ist, hoch
effizient Öl aus Wasser zu adsorbieren und zur Entsorgung in einen Sammelbehälter
zu transportieren. Diese neuartige Technologie kann vermutlich in geeigneter
modifizierter Ausführung auch im marinen Bereich (z. B. Hafenbecken) und die
Textilien bei der industriellen Öl-Wasser-Separation (z. B. Bilgenwasser) eingesetzt
werden.
Grundlage waren die nach der Entdeckung und bionischen Umsetzung des Lotus-
Effektes seit 2008 durchgeführten Arbeiten an der Universität Bonn zu effizienter
Adsorption und schnellem passiven Transport von Öl auf biologischen Oberflächen.
Es fanden sich dabei Organismen (vor allem Pflanzen), die mit teilweise höchst
komplexer Oberflächenarchitektur (wie der Schwimmfarn Salvinia molesta) dazu
optimal in der Lage sind. Auf der Basis dieser Ergebnisse wurde eine entsprechende
Technologie entwickelt.
Folgend wurden in Zusammenarbeit mit der RWTH Aachen und der Heimbach GmbH,
Düren, im Rahmen dieses Projektes geeignete Funktionstextilien identifiziert, die
bereits in 6 cm breiten Streifen bis zu einem halben Liter Diesel-, Heiz- oder Motoröl
von einer Wasseroberfläche in einen Sammelbehälter transportieren. Ein kleiner
(Durchmesser ca. 30 cm) flottierender prototypischer Bionischer Öl-Adsorber kann mit
sechs Adsorbtionstextil-Streifen (jeweils 6 cm breit) umweltfreundlich, effizient und
passiv bis zu 3 Liter Öl pro Stunde von einer Gewässeroberfläche sammeln.
Die Technologie wurde im Detail untersucht und die Auswahl der Textilien durch
Simulationsmodelle unterstützt. Zweifellos gibt es für eine kommerzielle Umsetzung
noch offene Fragen, wie bspw. Skalierung und Konstruktionsdetails von BOA, Stabilität
bei starkem Wellenschlag der Gewässer, Hydrophobierung der Textilien, etc.
Die hohe Effizienz der ersten Prototypen lässt jedoch eine zeitnahe industrielle
Produktion des Bionischen Öl-Adsorbers für die Öl-Wasser-Trennung erwarten. Die
Projektergebnisse zeigten zudem, welche unerwarteten materialwissenschaftlichen
und technischen Innovationen aus der biologischen Vielfalt ableitbar sind.