Lasern, katalysieren, greifen
Drei Teams sind für den Deutschen Zukunftspreis nominiert. Sie entwickelten einen Laser, der PET-Kunststoff vollständig von anderen Stoffen trennt, einen Turbotest für Katalysatoren und einen wendigen Greifarm, der Elefantenrüssel imitiert.
Perfektes Recycling mithilfe des Lasers
Von Frank Grotelüschen
Bereits heute werden in Deutschland Kunststoffe flächendeckend recycelt. Aber bislang verliert das Plastik bei der Wiederverwertung an Qualität. So konnte man aus gebrauchten PET-Einwegflaschen nicht einfach wieder neue Flaschen herstellen, denn der PET-Kunststoff war nach der Wiederverwertung zu stark durch Fremdstoffe verunreinigt, etwa durch die Papieretiketten an den Flaschen.
Abhilfe schafft das Lasersystem der Firma Unisensor, einem Familienunternehmen aus Karlsruhe. Es vermag beim Recycling den PET-Kunststoff vollständig von anderen, störenden Stoffen zu trennen – eine Weltneuheit. Das Prinzip: Zunächst werden die Einwegflaschen wie üblich zu winzigen Körnchen zerkleinert, dem Granulat. Anschließend scannt ein Speziallaser das Granulat systematisch ab. Die Granulatkörnchen werden dabei vom Laserlicht zu einem schwachen Leuchten angeregt. Das Entscheidende: Körnchen aus reinem PET zeigen ihren eigenen Fingerabdruck: Sie leuchten bei anderen Frequenzen als die verunreinigten Körnchen.
Anschließend trennen Überschalldüsen die verschiedenen Körnchen voneinander: die guten ins Töpfchen, die schlechten ins Kröpfchen. Das Ganze passiert äußerst schnell. Der Laserstrahl scannt das Granulat mit einer Geschwindigkeit von 10.000 km/h ab.
Fast zehn Jahre tüftelte Unisensor an dem neuen Patent, 2008 brachte es das System namens Powersort 200 auf den Markt. Heute arbeiten zahlreiche Recyclingunternehmen in aller Welt damit. Das Verfahren hilft nicht nur, Erdöl zu sparen und Müllberge zu verkleinern. Es mindert auch die Emission des Treibhausgases CO2: Ein Recyclingunternehmen mit einer Produktion von 50.000 Jahrestonnen wiederverwertetem PET spart mit Hilfe der Unisensor-Technologie 100.000 Tonnen CO2. Um das zu erreichen, müsste man 215.000 Autos von der Straße verbannen.
Nun möchte das Karlsruher Unternehmen seine Technologie auch auf andere Kunststoffe ausweiten. So fallen in Deutschland jährlich mehrere 100.000 Tonnen an Elektronikschrott an – Computer, Handys und Haushaltsgeräte. Sie bestehen aus den verschiedensten Kunststoffarten. Die Unisensor-Technologie soll helfen, die verschiedenen Sorten sauberer voneinander zu trennen als bisher. Gleiches gilt für die Automobilindustrie: Auch hier möchte man Kunststoffe möglichst hochwertig recyceln. Oft kommen dabei schwarze Kunststoffe zum Einsatz, die bislang besonders schwierig zu trennen sind – eine interessante Herausforderung für die Unisensor-Leute.
Turbotest für Reaktionsvermittler
Von Arndt Reuning
In der Welt der Atome und Moleküle ist ein Katalysator eine Art Partnervermittler. Wenn die winzig kleinen Teilchen einfach zu schüchtern, träge oder gehemmt sind, dann führt der Katalysator sie zusammen und sorgt dafür, dass sie eine feste Verbindung eingehen. Die chemische Industrie käme heute wohl kaum noch ohne diese Reaktionsbeschleuniger aus. Schätzungsweise 80 bis 90 Prozent aller Chemieprodukte wurden mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Zum Beispiel in der Petrochemie, wenn schweres Rohöl zu Benzin und Diesel veredelt werden soll. Aber auch im Auto leisten Katalysatoren gute Dienste: Sie spalten schädliche Stickoxide in harmlosen Stickstoff und Sauerstoff auf.
Den geeigneten Katalysator für eine bestimmte chemische Reaktion zu finden, ist allerdings nicht einfach. Bis vor Kurzem gab es nur eine Möglichkeit: In zeitaufwendigen Tests haben Chemiker einfach Katalysator um Katalysator ausprobiert, um den besten herauszufinden. Vor etwas über zehn Jahren hat sich ein kleines Team um den Chemiker Ferdi Schüth daran gemacht, einen Turbotest für Katalysatoren zu entwickeln. Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr entwickelten die Forscher eine Hochdurchsatz-Technologie.
Typischerweise strömt dabei ein Gasgemisch mit den Ausgangsstoffen durch 100 dünne Röhrchen. In jedem dieser Kanäle befindet sich ein anderer Katalysator. Wenn die Reaktionsgase über diese Vermittler hinweg streichen, bauen die Katalysatoren die Moleküle um. Wie gut das jedem Katalysator gelingt, zeigt sich dann am Ende, wenn die Reaktionsprodukte hinter den Kanälchen gesammelt und untersucht werden. Im Vergleich zu der herkömmlichen Methode, bei der immer nur ein einziger Katalysator untersucht wird, verkürzt der Turbotest die Forschungszeit auf ein Hundertstel. Bezahlt werden muss dieser Vorteil mit einer aufwendigen Mess- und Regeltechnik, damit alle Reaktionen in den 100 verschiedenen Röhrchen unter genau gleichen Bedingungen ablaufen.
Nach einigen Jahren intensiver Forschung hatten die Chemiker um Ferdi Schüth die Prozesse so weit im Griff, dass sie die Technologie mit einem eigenen Unternehmen auf den Markt bringen konnten. Die Firma hte aus Heidelberg hat seit ihrer Gründung im Jahr 1999 100 Millionen Euro Umsatz gemacht und beschäftigt mittlerweile gut 160 Mitarbeiter.
Außerdem nominiert: Sensibler Greifarm für Roboter
Einen besonders flexiblen Greifarm hat die Esslinger Festo AG mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik (Stuttgart) entwickelt. Er soll die Gewandtheit eines Elefantenrüssels mit der nachgiebigen Spannkraft einer Fischflosse im Greiffinger kombinieren. Greifer und Finger können sehr behutsam selbst rohe Eier, Tomaten und ein Glas Wasser anfassen und ebenso sachte mit Tieren und Menschen umgehen. Der High-Tech-Helfer kann seine Anweisungen per Kamera, Sprache oder Sensoren erhalten. (Quelle: Deutscher Zukunftspreis)
Mehr zum Thema:
Homepage des Deutschen Zukunftspreises
Von Frank Grotelüschen
Bereits heute werden in Deutschland Kunststoffe flächendeckend recycelt. Aber bislang verliert das Plastik bei der Wiederverwertung an Qualität. So konnte man aus gebrauchten PET-Einwegflaschen nicht einfach wieder neue Flaschen herstellen, denn der PET-Kunststoff war nach der Wiederverwertung zu stark durch Fremdstoffe verunreinigt, etwa durch die Papieretiketten an den Flaschen.
Abhilfe schafft das Lasersystem der Firma Unisensor, einem Familienunternehmen aus Karlsruhe. Es vermag beim Recycling den PET-Kunststoff vollständig von anderen, störenden Stoffen zu trennen – eine Weltneuheit. Das Prinzip: Zunächst werden die Einwegflaschen wie üblich zu winzigen Körnchen zerkleinert, dem Granulat. Anschließend scannt ein Speziallaser das Granulat systematisch ab. Die Granulatkörnchen werden dabei vom Laserlicht zu einem schwachen Leuchten angeregt. Das Entscheidende: Körnchen aus reinem PET zeigen ihren eigenen Fingerabdruck: Sie leuchten bei anderen Frequenzen als die verunreinigten Körnchen.
Anschließend trennen Überschalldüsen die verschiedenen Körnchen voneinander: die guten ins Töpfchen, die schlechten ins Kröpfchen. Das Ganze passiert äußerst schnell. Der Laserstrahl scannt das Granulat mit einer Geschwindigkeit von 10.000 km/h ab.
Fast zehn Jahre tüftelte Unisensor an dem neuen Patent, 2008 brachte es das System namens Powersort 200 auf den Markt. Heute arbeiten zahlreiche Recyclingunternehmen in aller Welt damit. Das Verfahren hilft nicht nur, Erdöl zu sparen und Müllberge zu verkleinern. Es mindert auch die Emission des Treibhausgases CO2: Ein Recyclingunternehmen mit einer Produktion von 50.000 Jahrestonnen wiederverwertetem PET spart mit Hilfe der Unisensor-Technologie 100.000 Tonnen CO2. Um das zu erreichen, müsste man 215.000 Autos von der Straße verbannen.
Nun möchte das Karlsruher Unternehmen seine Technologie auch auf andere Kunststoffe ausweiten. So fallen in Deutschland jährlich mehrere 100.000 Tonnen an Elektronikschrott an – Computer, Handys und Haushaltsgeräte. Sie bestehen aus den verschiedensten Kunststoffarten. Die Unisensor-Technologie soll helfen, die verschiedenen Sorten sauberer voneinander zu trennen als bisher. Gleiches gilt für die Automobilindustrie: Auch hier möchte man Kunststoffe möglichst hochwertig recyceln. Oft kommen dabei schwarze Kunststoffe zum Einsatz, die bislang besonders schwierig zu trennen sind – eine interessante Herausforderung für die Unisensor-Leute.
Turbotest für Reaktionsvermittler
Von Arndt Reuning
In der Welt der Atome und Moleküle ist ein Katalysator eine Art Partnervermittler. Wenn die winzig kleinen Teilchen einfach zu schüchtern, träge oder gehemmt sind, dann führt der Katalysator sie zusammen und sorgt dafür, dass sie eine feste Verbindung eingehen. Die chemische Industrie käme heute wohl kaum noch ohne diese Reaktionsbeschleuniger aus. Schätzungsweise 80 bis 90 Prozent aller Chemieprodukte wurden mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Zum Beispiel in der Petrochemie, wenn schweres Rohöl zu Benzin und Diesel veredelt werden soll. Aber auch im Auto leisten Katalysatoren gute Dienste: Sie spalten schädliche Stickoxide in harmlosen Stickstoff und Sauerstoff auf.
Den geeigneten Katalysator für eine bestimmte chemische Reaktion zu finden, ist allerdings nicht einfach. Bis vor Kurzem gab es nur eine Möglichkeit: In zeitaufwendigen Tests haben Chemiker einfach Katalysator um Katalysator ausprobiert, um den besten herauszufinden. Vor etwas über zehn Jahren hat sich ein kleines Team um den Chemiker Ferdi Schüth daran gemacht, einen Turbotest für Katalysatoren zu entwickeln. Am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr entwickelten die Forscher eine Hochdurchsatz-Technologie.
Typischerweise strömt dabei ein Gasgemisch mit den Ausgangsstoffen durch 100 dünne Röhrchen. In jedem dieser Kanäle befindet sich ein anderer Katalysator. Wenn die Reaktionsgase über diese Vermittler hinweg streichen, bauen die Katalysatoren die Moleküle um. Wie gut das jedem Katalysator gelingt, zeigt sich dann am Ende, wenn die Reaktionsprodukte hinter den Kanälchen gesammelt und untersucht werden. Im Vergleich zu der herkömmlichen Methode, bei der immer nur ein einziger Katalysator untersucht wird, verkürzt der Turbotest die Forschungszeit auf ein Hundertstel. Bezahlt werden muss dieser Vorteil mit einer aufwendigen Mess- und Regeltechnik, damit alle Reaktionen in den 100 verschiedenen Röhrchen unter genau gleichen Bedingungen ablaufen.
Nach einigen Jahren intensiver Forschung hatten die Chemiker um Ferdi Schüth die Prozesse so weit im Griff, dass sie die Technologie mit einem eigenen Unternehmen auf den Markt bringen konnten. Die Firma hte aus Heidelberg hat seit ihrer Gründung im Jahr 1999 100 Millionen Euro Umsatz gemacht und beschäftigt mittlerweile gut 160 Mitarbeiter.
Außerdem nominiert: Sensibler Greifarm für Roboter
Einen besonders flexiblen Greifarm hat die Esslinger Festo AG mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik (Stuttgart) entwickelt. Er soll die Gewandtheit eines Elefantenrüssels mit der nachgiebigen Spannkraft einer Fischflosse im Greiffinger kombinieren. Greifer und Finger können sehr behutsam selbst rohe Eier, Tomaten und ein Glas Wasser anfassen und ebenso sachte mit Tieren und Menschen umgehen. Der High-Tech-Helfer kann seine Anweisungen per Kamera, Sprache oder Sensoren erhalten. (Quelle: Deutscher Zukunftspreis)
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