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