Dank der Arbeit eines Forschungskonsortiums, zu dem auch Graphene Flagship-Partner bei Christian gehören, wird die Luft sauberer

Wer wünscht sich nicht sauberere Luft?

Luft sauberer zu machen ist eine wirkungsvolle Möglichkeit, die Lebensqualität zu verbessern und eine gesündere Umgebung und bei Bedarf sterilere Umgebungen zu schaffen – doch Luft sauberer zu machen ist nicht immer einfach. Glücklicherweise arbeiten Forscher der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel intensiv an der Entwicklung hochwertiger Luftfiltersysteme in Zusammenarbeit mit Lufthansa Technik, Naturality R&D, Sixonia Tech GmbH und Phistone AG im Rahmen des Graphene Flagship Spearhead Project AEROGRaFT .

Morten Möller, Ingenieur bei Naturality und Forscher an der Universität Kiel, der am AEROGRaFT-Projekt beteiligt ist, war mit uns auf der JEC World 2023 und hat sich freiwillig gemeldet, um unsere Fragen zu diesen neuen Luftfiltersystemen zu beantworten. Hier ist einiges von dem, was er uns über seine Arbeit und die seines Teams erzählt hat:

Hallo! Ja, das würde ich gerne tun. Gemeinsam mit unserem Industriepartner Lufthansa leiten wir das Graphen-Flaggschiff-Projekt AEROGRaFT Spearhead. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines nachhaltigen, innovativen und aktiven Luftfiltersystems für Passagierflugzeuge. Zu diesem Zweck entwickelt unser Team ein neuartiges Filtersystem aus leichten Filtermaterialien auf Basis von Graphenschäumen, die über einzigartige mechanische und elektrische Eigenschaften verfügen.

Das klingt wirklich interessant! Wo kommt Graphen ins Spiel?

Unsere Luftfilter bestehen aus sogenanntem „Aerographene“, einer schaumartigen 3-dimensionalen Gerüststruktur auf Basis des 2-dimensionalen Nanomaterials Graphen – und durch die Nutzung von Graphen und seinen außergewöhnlichen Eigenschaften können wir herkömmliche passive Luftfilter in ein aktives System verwandeln neue Funktionalitäten. Herkömmliche Luftfilter sammeln beispielsweise lediglich Verunreinigungen an, werden mit der Zeit gesättigt und müssen daher in bestimmten Abständen ausgetauscht werden. Unsere Aerographene-Luftfilter hingegen bieten neue Möglichkeiten der Sterilisation und Selbstreinigung und müssen daher nicht so oft ausgetauscht werden.

Eine Aerographen-Probe.

Wie clever... Aber was versteht man unter Selbstreinigung?

Da Aerographen leitfähig ist, können wir es mit elektrischem Strom erhitzen, ähnlich wie man einen Ofen oder eine Kochplatte erhitzt. Durch Variation der Spannung können wir genau einstellen, welche Temperatur erreicht wird. Das System ist daher sicher. Normalerweise erhitzen wir den Luftfilter auf 300–400 °C. Zu diesem Zeitpunkt sterilisiert die Hitze des Luftfilters seine Oberflächen, zersetzt Verunreinigungen wie Bakterien und Viren und macht ihn wieder sauber.

Es hört sich so an, als könnte ein Luftfiltersystem wie dieses viele Anwendungen haben – insbesondere angesichts der anhaltenden weltweiten Kämpfe mit dem Coronavirus …

Ja, das stimmt. Tatsächlich haben wir mit der Arbeit am AEROGRaFT-Projekt begonnen, bevor die Coronavirus-Pandemie begann; Im Laufe der Pandemie wurden jedoch die Relevanz und der Wert dieser Forschung immer deutlicher.

Wo sehen Sie den Einsatz solcher Luftfiltersysteme?

Das Spannende an diesen Luftfiltersystemen ist, dass sie tatsächlich in einem breiten Spektrum von Kontexten nützlich sein können. Eine Schlüsselbranche, in der diese Technologie nützlich sein könnte, ist natürlich die Luftfahrt – es gibt einen guten Grund, warum wir bei AEROGRaFT mit Lufthansa zusammenarbeiten! Denn viele Menschen wissen, wie es ist, sich gleich nach einer Flugreise eine Erkältung einzufangen. Bessere Luftfiltersysteme in Flugzeugen wären für die Branche äußerst nützlich. Sie könnten im Laufe der Zeit auch dazu beitragen, die Kosten zu senken, indem sie deutlich längere Betriebszeiten bieten als derzeit auf dem Markt erhältliche Optionen.

Beratung über Flugzeugsystemänderungen (Quelle: Lufthansa Technik).

Das macht sehr viel Sinn. Die Luftfahrtindustrie ist also ein erstklassiger Kandidat für den Einsatz dieser Technologie – aber wo könnte sie sonst noch nützlich sein?

Die Realität ist, dass viele Menschen und Branchen saubere Luft – oder sogar sterile Luft – benötigen, um gut zu leben und ihre Ziele zu erreichen. Natürlich könnten solche Filter dem gesamten Transportsektor zugute kommen, aber auch für medizinische Anwendungen, bei denen das Arbeiten unter sterilen Bedingungen von größter Bedeutung ist, sind sie unverzichtbar. Denken Sie an Intensivstationen und Isolierstationen sowie Reinräume. Dies sind nur einige Beispiele für Orte, an denen sich Technologien, wie sie im Rahmen von AEROGRaFT entwickelt werden, als äußerst nützlich erweisen könnten.

Vielen Dank für deine Zeit, Morten – das war ein faszinierendes Gespräch! Wir sind wie Sie gespannt, wie sich das AEROGRaFT-Projekt entwickelt und wohin Aerographene als nächstes geht.

Vielen Dank – wir sind gespannt, wie sich auch die Zukunft von Aerographene und AEROGRaFT entwickelt.

Mehr über die Arbeit der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel in diesem Bereich erfahren Sie im Artikel „Publikationen – Functional Nanomaterials Chair“ (uni-kiel.de).

Koordinator für Presse und Kommunikation des Flaggschiffs Graphen (Universität Cambridge)

Hallo Morten! Vielen Dank für das Gespräch mit uns. Können Sie unseren Lesern bitte einen Rückblick auf die Luftfiltersysteme geben, an denen Sie und Ihr Team in Kiel im Rahmen des AEROGRaFT-Projekts arbeiten? Das klingt wirklich interessant! Wo kommt Graphen ins Spiel? Wie clever... Aber was versteht man unter Selbstreinigung? Es hört sich so an, als könnte ein Luftfiltersystem wie dieses viele Anwendungen haben – insbesondere angesichts der anhaltenden weltweiten Kämpfe mit dem Coronavirus … Wo sehen Sie den Einsatz solcher Luftfiltersysteme? Das macht sehr viel Sinn. Die Luftfahrtindustrie ist also ein erstklassiger Kandidat für den Einsatz dieser Technologie – aber wo könnte sie sonst noch nützlich sein? Vielen Dank für deine Zeit, Morten – das war ein faszinierendes Gespräch! Wir sind wie Sie gespannt, wie sich das AEROGRaFT-Projekt entwickelt und wohin Aerographene als nächstes geht.