Elektronenstrahlen reinigen Wasser

  • 09. September 2016

Niederenergetische Elektronen töten Keime ab und be­sei­tigen Pharma­ka­rück­stände.

Niederenergetische Elektronen sind ein vielseitiges Werk­zeug für die Keim­ab­tötung, zur Reini­gung von Abwasser von Hormon- und Pharma­ka­rück­ständen und sogar für die Her­stellung von Impf­stoffen. Die Ver­fahren sind nicht nur wirt­schaft­lich, sondern in Bezug auf ihren Energie- und Ressourcen­ein­satz anderen Ver­fahren meist um ein Viel­faches über­legen. Zur chemie­freien Keim­ab­tötung bei Saat­gut im land­wirt­schaft­lichen Sektor wurde am Fraun­hofer-Institut für orga­nische Elek­tro­nik, Elek­tronen­strahl- und Plasma­technik ein Kon­zept mit einer ring­för­migen Elek­tronen­quelle ent­wickelt. Dieses senkt den Ein­satz der ein­ge­brachten Energie und steigert die wirt­schaft­liche Effi­zienz des Verfahrens gegen­über An­lagen mit zwei Elek­tronen­quellen – be­son­ders bei niedrigen Durch­sätzen.

Mini-Sterilisator

Abb.: Schematische Darstellung eines mög­lichen Mini-Steri­li­sators. (Bild: Fh.-IBMT)

Grundlage für die Behandlung von Saatgut ist die Nutzung von Elek­tronen, die in die Schad­orga­nismen ein­dringen und diese dabei effektiv abtöten. Der Ein­fluss der Elek­tronen auf den Embryo und das Endo­sperm im Inneren des Saat­korns ist dabei nach­weis­lich aus­ge­schlossen. Bereits ab dem kommen­den Früh­jahr wird diese Techno­logie für die indus­trielle Saat­gut­pro­duk­tion kleiner bis mittlerer Mengen auch im öko­lo­gischen Land­bau ver­füg­bar sein.

Ein zukünftiger Forschungsschwerpunkt bei der Nutzung nieder­ener­ge­tischer Elek­tronen ist der Ein­satz zur Ver­besse­rung der Wasser­qualität durch den Abbau von pharma­zeu­tischen Ver­un­reini­gungen. Elek­tronen können hier direkt vor Ort bei Her­stellern von Pharma­zeutika, aber auch bei Groß­ver­brauchern von Medika­menten wie Kliniken einen wichtigen Beitrag leisten, indem sie Stoffe wie Hormone oder Anti­biotika effektiv auf­spalten und damit für den weiteren Wasser­kreis­lauf un­schäd­lich machen.

„Diese Elektronenstrahlverfahren haben gegenüber den thermischen oder chemischen Prozessen in vielerlei Hin­sicht Vor­teile, da sie mit energe­tischen Wirkungs­graden von über 75 Prozent arbeiten und damit äußerst energie­effi­zient sind“, sagt Projekt­leiter André Weidauer. „Gegen­über thermischen Ver­fahren ist eine Energie­ein­sparung von über 70 Prozent reali­sier­bar.“

Neben dem Einsatz von beschleunigten Elektronen in der Umwelt­technik ist das Ver­fahren auch auf andere Sektoren an­wend­bar. Wissen­schaftler des Fraun­hofer FEP forschen seit einigen Jahren mit weiteren Partnern inner­halb der Fraun­hofer-Gesell­schaft erfolg­reich am Einsatz des Ver­fahrens in der Medizin­technik und zur Steri­li­sation. So kommt die „Low Energy Electron Inacti­vation“ bereits für die besonders schonende Her­stellung von Impf­stoffen zum Ein­satz. Inno­va­tive Medizin­produkte mit inte­grierter Elek­tronik oder neu­artigen Material­kombi­na­tionen können eben­falls durch die nieder­energe­tischen Elek­tronen effektiv steri­li­siert werden.

Fh.-FEP / RK

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