Dieses Elektroden-Sonotroden-Modul soll künftig auch in anderen Sektoren eingesetzt werden, zum Beispiel zur Zerstörung von Nitroaromaten, bei Weichmachern, Herbizidrückständen oder anderen toxischen Stoffen in gewerblichen Abwässern.
Fraunhofer IKTS
Dies wird zurzeit dank elektrochemischer Verfahren möglich. Dabei werden die Medikamentenrückstände an der Anode einer Elektrolysezelle elektrochemisch umgesetzt, so dass am Ende nur noch Kohlendioxid übrig bleibt. Allerdings sind die bisher verwendeten Anoden aus bordotiertem Diamant sehr teuer. Das Fraunhofer IKTS verfolgt deshalb zwei Ansätze.
Kostengünstige Anodenmaterialien
Zum einen wurden edelmetallfreie halbleitende Mischoxidphasen als alternatives Anodenmaterial entwickelt. Als besonders effektiv haben sich dabei Zinn-Antimonoxid-basierte Systeme erwiesen. Bei gleicher Funktionsweise und Lebensdauer kosten sie nur ein Zehntel im Vergleich zu bordotiertem Diamant.
Einsatz von Ultraschall
Zum anderen wird das Abwasser mittels Ultraschall zum Schwingen gebracht, um den Stofftransport an der Elektrode zu intensivieren und somit noch größere Abbauraten zu realisieren. Durch den Ultraschall wird die Dicke der sogenannten Diffusionsschicht auf der Anode minimiert. Die Schicht wirkt als eine Art Reaktionsbarriere und verlangsamt somit deren Zerstörung.
Elektroden-Sonotroden-Modul auf Basis keramischer Materialien
Nicht nur die Verfahrenskombination ist raffiniert, sondern auch der Aufbau des entsprechenden Elektroden-Sonotroden-Moduls. Der innovative Ansatz besteht darin, die Ultraschallsensoren direkt auf die keramische Elektrode zu drucken, so dass diese selbst wie eine Feder in Schwingung versetzt wird. Damit verbessert sich der Stofftransport zur Elektrode enorm.
Möglich wird dies durch keramische Materialien und Technologien. Das Fraunhofer IKTS verfügt über die gesamte technologische Kette – von der Entwicklung der Funktionsmaterialien, dem Siebdruck der Ultraschallaktoren, über geeignete Verbindungstechniken zum Kontaktieren der Elektrode bis hin zur Systemintegration. Zudem besteht ein umfangreiches Know-how im Bereich der elektrochemischen Verfahrenstechnik. Diese ineinandergreifenden Kompetenzen eines Forschungsinstituts gelten als einmalig in Europa.