Frisch gefiltert

Als Team bewarben sich die Chemie-Master-Studierenden Lennard Zimmermann (l.) und Kerstin Lütke Enking (r.) für die erste Research Challenge, die im vergangenen Jahr an der Westfälischen Hochschule erstmals ausgeschrieben wurde. Die Unterstützungszusage für ihr Forschungsvorhaben erhielten die Chemiker coronabedingt bereits und sind mitten im Projekt. Zurzeit befinden sich die beiden im zweiten Semester ihres aufbauenden Masterstudiums der Polymerchemie am Hochschulstandort Recklinghausen. Nun gab es im Nachgang auch persönlich die dazu gehörende Förderurkunde aus den Händen von Prof. Dr. André Latour (Mitte), Vizepräsident für Nachhaltigkeit und Internationales. Foto: WH/MV

In der ersten Research-Challenge über die „Wasserversorgung 2030“ (Trikon berichtete in Ausgabe 1/2021) erhielten unter anderem zwei Recklinghäuser Chemie-Master-Studierende eine Förderzusage. Kerstin Lütke Enking und Lennard Zimmermann bewarben sich als Team mit einem Projekt zur Herstellung einer sogenannten Gradientenmembran (feiner Filter) zur Wasseraufbereitung.

(MV) Die Chemie ist ein wichtiger Baustein für alles, was uns als Lebewesen ausmacht, auch wenn viele sie gar nicht mehr oder nur wenig bewusst wahrnehmen, da chemische Prozesse – beispielsweise im Körper – wie ein Hintergrundprogramm ablaufen. Die beiden Recklinghäuser Master-Studierenden Kerstin Lütke Enking und Lennard Zimmermann haben dazu sicherlich ein anderes Verhältnis und setzen die Bausteine bewusster ein. Irgendwie scheint die Entwicklung Mensch auch schon eine komische Zusammenstellung zu sein. Sorgen wir doch erst durch unsere Lebensart und Konsum für verunreinigtes Wasser, das dann anschließend wieder, auch mit Hilfe chemischer Prozesse oder Filtern, aufwendig gereinigt werden muss. Durch Verunreinigungen wie etwa Mikroplastikteilchen wird es zudem immer schwieriger passende Filter einzusetzen, die auch lange genug halten.

Genau hier setzen die Überlegungen von Lütke Enking und Zimmermann an, die sie gemeinsam im Gedankenaustausch mit Prof. Dr. Rainer Ostermann entwickelten. Sie wollen versuchen, aus nur einem Guss einen Materialverlauf von feinporig nach immer fester werdender Stützstruktur zu schaffen. Also einen Verlauf (Gradient) innerhalb desselben Materials beziehungsweise derselben Materialmischung. Dabei kombinieren sie zwei verschiedene Herstellungsverfahren. „Je nach Filterleistung ist eine bestimmte und genau definierte Porengröße im Material entscheidend“, erläutert Zimmermann. „Wir wollen eine feine Deckschicht und darunter eine Stützstruktur erzeugen, die mechanisch stabil sein muss und ebenfalls sehr gleichmäßig wird.“ Als Basis dient ein Polymer, ein Kunststoff mit langen, sich wiederholenden Verbindungen. Dem Kunststoff ist Kampfer in kristalliner Form beigemischt. „Die Mischung – die sogenannte Schmelze – ähnelt einem Kaugummi und da lag bisher in den ersten Versuchen das Problem“, erzählen Lütke Enking und Zimmermann. Beides muss zu einer gleichmäßigen Masse unter höherer Temperatur verarbeitet werden. Dabei verdampft aber auch schon der Kampfer, was das Mischungsverhältnis der beiden Substanzen beeinflusst. „Alle denkbaren Methoden brachten Anfangs nicht den gewünschten Erfolg die Substanzen gleichmäßig zu durchmischen.“ Also netzwerkten die beiden und konnten einmal an der Universität Duisburg-Essen einen Extruder nutzen, der kleiner ist als ein bestehender in Recklinghausen und sich für die Minimenge besser eignete. Bei der TU Dortmund wurde für die richtige Durchmischung mit einem Knetschrauber experimentiert. „Man kann sich das vorstellen wie die Arbeit mit einem Thermomix“, so Zimmermann und lacht. Beide Versuche brachten schon mehr Erfolg, sodass sich das Team auf Basis der Erfahrungen nun einen passenden Edelstahlreaktor in der mechanischen Werkstatt in Gelsenkirchen bauen lässt. Also hat Chemie doch etwas mit Kochen zu tun oder Kochen mit Chemie? Auch wenn die Förderung nun Ende Juni endete, machen beide weiter.