phoTECH

phoTECH - Photonische Verfahren als Technologiebasis zur Reinigung von Innenraumluft, Industrieluft, biogener Luft und Stadtluft

www.photech-luftreinigung.de

Projektförderung

RUBIN-Bündnis, Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektlaufzeit

08/2023 - 07/2026

Projektpartner im Rubin-Bündnis

Hintergrund und Problemstellung

Luft ist ein essentielles und lebensnotwendiges, schützenswertes Gut. Zahlreiche Studien belegen die Auswirkungen schlechter Luftqualität auf die menschliche Gesundheit, das Klima und die Umwelt. Nach Angaben der WHO sterben jedes Jahr weltweit ca. 7 Mio. Menschen in Verbindung mit schadstoffbelasteter Innenraum- und Außenluft. Kardiovaskuläre Erkrankungen, chronische und akute Atemwegserkrankungen, Schlaganfälle und Asthma können häufig auf belastete Luft zurückgeführt werden und zählen in den Schwellenländern und Industrienationen mittlerweile als Volkskrankheiten. Zwar ging die Luftverschmutzung in Deutschland in den letzten Jahren durch zahlreiche emissionsmindernde Maßnahmen aufgrund strengerer Grenzwertvorgaben insbesondere in den Bereichen Industrie, Verkehr und private Haushalte deutlich zurück, dennoch sind beispielsweise hohe Feinstaub- und Stickstoffdioxidkonzentrationen gerade im innerstädtischen Bereich immer noch ein großes, ungelöstes Problem. Neben den negativen gesundheitlichen Auswirkungen beeinflussen Luftschadstoffe oft auch direkt oder indirekt das Klima und die Umwelt. So wirken Rußpartikel erwärmend auf das Klima, Stickoxide bilden das drittwichtigste Treibhausgas Ozon. Auch die Landwirtschaft trägt neben energie- und prozessbedingten Emissionen vor allem durch klimaschädliche Gase wie Methan und Distickstoffmonoxid (Lachgas) aus der Tierhaltung oder als Folge der Düngung (mineralisch und organisch) zu einem substantiellen Anteil an den Treibhausgas-Emissionen bei. Die Minderung dieser Gase sowie der effiziente Einsatz von Ressourcen ist deshalb zentrales Element nationaler und internationaler Anstrengungen.

Zielsetzung und Vorgehensweise

Ziel des RUBIN-Bündnisses phoTECH ist es, innovative photonische Methoden zur oxidativen Luftreinigung und Luftdesinfektion zu bündeln. Dadurch sollen Systemlösungen mit hohem Anwendungspotential entwickelt und als Demonstratoren in unterschiedlichen Gebieten der Luftreinigung umgesetzt werden. Der Fokus liegt auf einer modularen, adaptionsfähigen und vorzugweise multifunktionalen Prozesskette für einen nachhaltigen Betrieb in den jeweiligen Kompartimenten. Die Professur Ressourcenwirtschaft ist dabei an den beiden Teilprojekten „Biogene Abluft“ und „Stadtluft“ beteiligt.

Verbundvorhaben 3 - Biogene Abluft - Teilprojekt 5

Ziel des Teilprojektes 3.5 „Biogene Abluft“ ist es, modulare photonische Systemlösungen zur Behandlung relevanter Schadstoffgemische aus biogenen Quellen zu entwickeln sowie deren Wirksamkeiten zu quantifizieren. Der wesentliche Beitrag der BUW liegt hierbei in der experimentellen Begleitung sukzessiver Entwicklungsarbeiten mit einem starken Fokus auf die Behandlung biogener Abluftströme. Durch einen kontinuierliche Leistungscharakterisierung und -beurteilung werden wesentliche Entwicklungspotenziale im Projektverlauf adressierbar und eine optimale Verschmelzung der fachlichen Kompetenzen aller Industriepartner möglich. Die Arbeitsschwerpunkte der BUW im Verbundprojekt sind:

  • Ermittlung technischer Vorgaben und Rahmenbedingungen
  • Vorversuche im Kleinmaßstab
  • Experimentelle Reaktor-Parametrierung
  • Machbarkeitsstudien und Identifikation von Hemmnissen
  • Versuche im halbtechnischen Maßstab
  • Versuchsbetrieb Labormuster- und Prototypenanlagen
  • Ableitungen der Rahmenbedingungen im UpScaling
  • Wirtschaftlichkeit, LCA, Ökobilanzen im Vergleich zu konventionellen Systemen
  • Publikation der Ergebnisse zur Etablierung technischer Potentiale in Fachkreisen

 Verbundvorhaben 4 - Stadtluft - Teilprojekt 2

Ziel des Teilprojektes 4.2 „Stadtluft - aktive Systeme“ ist es, durch Integration photonischer Verfahren in städtische Infrastruktur eine Behandlungsoption für chemischen Luftbelastungen in urbanen Einzugsgebieten zu schaffen. Die BUW trägt durch experimentelle Versuche, Modellierung und Bewertungsarbeiten im Bereich der aktiven Systeme zur Zielerreichung bei. Dabei hat die BUW folgende Arbeitsschwerpunkte im Verbundprojekt inne:

  • Ermittlung Schadstoffinventar und Potenzialabschätzung
  • Versuche im Labormaßstab zur Reaktor-Parametrierung
  • Identifikation von Hemmnissen und Entwicklungsschwerpunkten
  • Ableitungen der Rahmenbedingungen im Up-Scaling
  • Entwicklung von Methodiken zum Nachweis der Wirksamkeit
  • Wirtschaftlichkeit, LCA, Ökobilanzen im Vergleich zu konventionellen Systemen
  • Publikation der Ergebnisse zur Etablierung technischer Potentiale in Fachkreisen

Weiterhin erfolgt durch die BUW folgende Forschungsarbeit im Bereich des Wissenstransfers (Verbundvorhaben 5):

  • Entwicklung von projektrelevanten Bildungsangeboten bzw. Überführung des projektimmanenten Wissens in bestehende Bildungsangebote (Hochschulkurse) mit dem Ziel der Öffnung dieser Kurse und der digitalen Integration neuer Lehrformate und -werkzeuge.