Eigenschaften von Pulvern auf den Grund gehen
Forscher untersuchen die Lagerung und Formgebung industrieller Pulver. Ziel ist es, deren Eigenschaften und ihre Veränderung bei der Verarbeitung zu erforschen, um Produktionsabläufe zu verbessern.
Das Lagern und Verarbeiten von Pulvern stellt die Industrie oft vor große Herausforderungen: Sie können verklumpen und ihre Eigenschaften verlieren.
Komplexe Substanzen
Lagern Zucker und Salz zu lange in einer feuchten Umgebung, bilden sich Klumpen. Dieses Phänomen dürfte nicht nur Hobbyköchen bekannt sein. Auch industrielle Pulver verhalten sich ähnlich. „Pulver sind komplexe Substanzen. Bei Mehl kommt es zum Beispiel immer wieder zu Staubexplosionen. Manche Pulver werden klebrig und andere verfestigen sich bei falscher Lagerung derartig, dass sie beispielsweise an der Oberfläche eines Behälters haften bleiben oder in einem Silo nicht rausfließen können“, sagt Professor Dr. Sergiy Antonyuk, der an der Technischen Universität Kaiserslautern den Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik innehat. „Bei der Lagerung oder dem Transport im Betrieb können sie außerdem ihre Eigenschaften stark verändern, sodass die weitere Verarbeitung erschwert oder unmöglich wird.“
Festigkeit und Lösungsverhalten
Zusammen mit Saarbrücker Forschern und Kollegen aus Frankreich, Luxemburg und Belgien möchte das Team um den Kaiserslauterer Verfahrenstechniker die ganze Produktionskette vom Transport über die Lagerung bis zur Formgebung industriell relevanter Pulver unter die Lupe nehmen. Dabei geht es von den Mikroeigenschaften der einzelnen Partikel bis zu den Makroeigenschaften des fertigen Produkts. „Wir befassen uns unter anderem mit der Festigkeit und dem Lösungsverhalten von Produkten, die aus Pulver hergestellt werden, wie zum Beispiel Granulate“, sagt der Professor weiter. „Wir möchten untersuchen, wie sich die Eigenschaften von einzelnen Mikropartikeln, beispielsweise Größe, Form, Feuchte und Adhäsion, während Transport und Lagerung verändern und wie diese die Produkteigenschaften beeinflussen.“
Gegenmaßnahmen entwickeln
Verstehen die Forscher diese Prozesse, können sie passende Gegenmaßnahmen entwickeln. „Denkbar ist die Zugabe spezieller Fließmittel, die dafür sorgen, dass die Pulver wieder frei fließen“, so der Forscher weiter. „Wichtig dabei ist, dass die Pulver ihre Eigenschaften nicht verlieren.“ Darüber hinaus werden sie verschiedene Formgebungsverfahren untersuchen, mit denen aus einem pulverförmigen Material Produkte hergestellt werden können, etwa Granulate, die als Katalysator in chemischen Prozessen zum Einsatz kommen. „Zehn Prozent des Weltenergiebedarfs geht in die Verarbeitung von Pulvern“, so der Professor weiter. „Effizientere Verfahrenstechniken bergen hier ein großes Sparpotenzial.“ Mit Industriepartnern aus der Großregion werden die Forscher eine Demonstrationsanlage bauen, um die komplette Produktionskette mit Pulvern zu studieren und zu optimieren. Dazu werden sie unter anderem Computersimulationsprogramme entwickeln.
Projektkoordination
Koordiniert wird das Vorhaben an der Universität Lothringen. Von Seiten der Industrie sind die Chemieunternehmen NovaCarb aus Frankreich und Granutools aus Belgien am Projekt beteiligt. Das Projekt ist Anfang Januar gestartet und hat insgesamt ein Budget von 5,8 Millionen EUR, EFRE fördert es mit rund 3,5 Millionen EUR, davon gehen rund 430.000 EUR an die TU.