Čištění vody laserovými filtry

Cílem výzkumného projektu je vyvinout filtr schopný odstranit plastové částice velikostí 10 µ z odpadních vod. Na ambiciózním projektu pracuje společně pět partnerů z průmyslu a výzkumu: V roli koordinátora firma Klass-Filter, dále LaserJob, Lunovu, OptiY a ILT (Fraunhoferův institut pro laserovou technologii).
Podle studie Fraunhoferova institutu pro životní prostředí (UMSICHT) se jen v Německu do životního prostředí každoročně uvolní 333 000 tun mikroplastů. To představuje velký problém, protože čističky odpadních vod nebyly navrženy na efektivní filtraci těchto částic, přitom čistá pitná voda je pro naše zdraví a životní prostředí nezbytná. Partneři projektu SimConDrill se proto snaží vyvinout odolný filtrační modul pro oddělení mikroplastů od vody. Filtr bude vybaven mikrootvory vyvrtanými laserem, aby účinně odfiltroval částice již od 10 µ, a to i v aplikacích zahrnujících velké množství vody.

Chytrá kombinace
Modul bude založen na kombinaci filtru a cyklonového odlučovače. V tomto cyklonovém filtru by mělo být velké množství vody v čistírně odpadních vod protlačeno přes filtr ve středové sekci, zatímco částice obsažené ve vodě budou odděleny odlučovačem založeným na cyklonové technologii, jaká se používá např. u vysavačů. Aby nežádoucí částice umožnila zachytit co největší možná část povrchu filtru, je tento vybaven speciálními kovovými fóliemi, které jsou mimořádně přesně vyvrtány pomocí inovativní laserové technologie. Snahou je, aby při průměrech pórů pod setinou milimetru propustnost filtru zvládla i velké množství vody. Toho je dosaženo prostřednictvím nejvyšší možné porozity.
Výzkumníci z ILT pracují na technologii pro efektivní vrtání s průměry hluboko pod jeden milimetr. K tomu jsou zvláště vhodné vysoce výkonné lasery, které emitují ultrakrátké pulzy v rozsahu pikosekund a femtosekund. S firmou LaserJob pracují proto v rámci projektu SimConDrill na technologii potřebné k efektivnímu vrtání děr do kovových fólií používaných v cyklónovém filtru. Aby se vytvořil účinný filtr, musí laser vyvrtat velké množství otvorů menších než 10 µ v tenkých fóliích.

Paralelní paprsky
Aby byl tento proces dostupnější, vědci zkoumají i zpracování s použitím více paprsků (s více než 100 paralelními paprsky). Při této metodě je však třeba postupovat opatrně, protože vrtání 100 otvorů současně může roztavit a narušit filtrační fólii. Klíčem je zajištění pečlivě sladěných parametrů procesu a vhodných strategií zpracování. Fraunhofer ILT vyvinul vlastní simulační software pro zpracování materiálu s ultrakrátkými pulsními lasery, který je propojen s optimalizačním softwarem firmy OptiY. Parametry procesu tak mohou být realisticky testovány v počítači před vyvrtáním první díry. V kombinaci s měřicím systémem vyvinutým firmou Lunovu je tak zajištěno, že jsou všechny otvory správně vyvrtány a voda může protékat filtrem normální rychlostí.
V současné době vědci dokážou vrtat díry o průměru 10 µ do kovových fólií o tloušťce 200 µ. Dalším krokem je rozšíření procesu pro průmyslové použití. Vědci již dokázali integrovat některé z vrtaných zkušebních fólií do cyklónového filtru a zahájili funkční a průtokové testování. Výzkumný projekt bude probíhat do června příštího roku.

Publikováno: 12. 3. 2020 | Počet zobrazení: 931 221