Verfahrenstechnik 2/2025

VERFAHREN UND

VERFAHREN UND ANLAGENNEUES VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON KATALYSATOR-BESCHICHTETEN POLYMERFASERN FÜR INDUSTRIELLE FILTERIM DIALOGZur Optimierung der Herstellung von Katalysator-beschichteten Polymerfasernfür industrielle Filter entwickelten die Wissenschaftler Dr. Robert Groten undDr. Andreas Roppertz ein innovatives Verfahren. Im Interview berichten dieErfinder über ihre Idee, die Motivation dahinter, über Patentschutz undwarum Nachhaltigkeit in der Industrie ein wesentlicher Treiber ist.Die Industrie sucht nach Lösungen, um die in der Produktionentstehenden Schadstoffe effizient zu reduzieren. Wie kamenSie auf die Idee zum katalytisch funktionalisierten Textil?Dr. Groten: In meiner industriellen Vergangenheit stellten wirVliesstoffe mit besonders großer spezifischer Oberfläche her, dievon Kunden chemisch mit organischen Katalysatoren modifiziertwurden, um sie bei Synthesen einzusetzen. Näheres erfuhrich aber nicht. Dann las ich, dass wir einen Katalyse-Experten inKrefeld haben, nämlich Prof. Roppertz, und fragte ihn, ob wirgemeinsam versuchen sollten, Katalysatorpigmente auf Textilienzu fixieren. Mir schwebte dabei ein Färbeverfahren vor. Wenndas Verfahren funktioniert, hätten die Katalysator-beaufschlagtenTextilien den Vorteil, dass ihre gesamte Oberfläche freibleibt, also nicht mit Bindern belegt ist, wodurch eine ver-gleichsweise größere Oberfläche für die Katalyse zur Verfügungsteht. Prof. Roppertz war seinerseits zuvor in der Abluftreinigungunterwegs, speziell in der Bäckerei-Industrie, wo bei derpyrolytischen Reinigung der Back-Apparaturen Kohlenmonoxidin der Abluft anfällt. Der Färbeprozess funktionierte.Dr. Roppertz: Ich finde es spannend, wie sich die Bedeutung derAbgaskatalyse in den letzten Jahren verändert hat. Während sie inder Automobilindustrie durch den Übergang zu Elektrofahrzeugenzunehmend an Relevanz verliert, gewinnt die Katalyse zurGasreinigung in der Industrie immer mehr an Bedeutung. Dasliegt vor allem daran, dass strengere Umweltauflagen und derWunsch nach nachhaltiger Produktion die Industrie dazu zwingen,Schadstoffe effizient zu reduzieren. Als ich 2020 als neu berufenerProfessor an die Hochschule kam war klar, dass auch dieKatalyse neu gedacht werden müsste. So gefiel mir der Ansatz,weg von klassischen Katalysatoren, etwas Neues zu probieren.Die Idee zum katalytisch funktionalisierten Textil war geboren.Was ist das Besondere an Ihrer Erfindung und was macht sie fürzukünftige Entwicklungen einer Circular Economy so wertvoll?Dr. Groten: Wir können Bahnware oder auch fertig konfektionierteSchlauchfilter nachträglich mit einem Färbeverfahrenkatalytisch ausrüsten. Aufgrund unserer Technik weisen dieausgerüsteten Filter keinen erhöhten Druckverlust auf (derwürde Ventilator-Energie kosten). Sie überstehen die industriellenAbreinigungs-Konditionen (Impuls-Luftstöße mit 6 bar) beieinem Katalysatorverlust von etwa 0,6 % innerhalb der erstenfünf Stöße und überstehen danach nachgewiesene 10.000 Impulseohne weitere Verluste. Das konnte durch optimierte Fixierungskonditionenmit größenoptimierten Feststoff-Katalysatorenerreicht werden. Auffällig für Prof. Roppertz waren außerdemdie hohen Umsätze bei relativ niedrigen Temperaturen. Sowohldie Polyester-Filtermaterialien als auch der beaufschlagteKatalysator kann zurückgewonnen werden (Kreislaufwirtschaft).Ich finde Katalysatoren auf Textilienbesonders faszinierend, weil sie im Vergleichzu klassischen anorganischen Trägern wieKeramik oder Metall deutlich flexibler sind.Dr. Andreas Roppertz, Hochschule Niederrhein HSNRDr. Roppertz: Ich finde Katalysatoren auf Textilien besondersfaszinierend, weil sie im Vergleich zu klassischen anorganischenTrägern wie Keramik oder Metall deutlich flexibler sind. Textilienlassen sich leicht formen, anpassen und in komplexe Strukturenintegrieren, was für Anwendungen mit begrenztem Platz oderspeziellen Geometrien ideal ist. Außerdem sind sie leichter, wasin mobilen Systemen ein großer Vorteil sein kann.Wann wurde Ihnen klar, dass Sie Ihre Erfindung schutzrechtlichsichern müssen? Warum ist die Zusammenarbeit mit Provendisfür Hochschulerfinder hilfreich und welche Unterstützunghaben Sie erfahren?20 VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 www.verfahrenstechnik.de

VERFAHREN UND ANLAGENWAS IST KATTEX?Die Erfindung namens Kattex verwendet eine wässrige Partikeldispersion, um katalytischaktive Metalle oder Metalloxide auf die Faseroberfläche zu binden – ohneBindemittel und ohne zusätzliche Stoffschichten, was den Druckverlust und die Kostensenkt. Die katalytische Aktivität bleibt erhalten, auch unter rauen Bedingungen wieRückspülungen. Vorteile sind unter anderem eine einfache, lösungsmittelfreieAnwendung, hohe Stabilität und keine Auswaschung. Kattex ermöglicht einekostengünstige Herstellung von Filterschläuchen für industrielle Abgasreinigung,insbesondere zur Oxidation von Kohlenmonoxid. Provendis bietet im Auftrag derHochschule Niederrhein Lizenzen für interessierte Unternehmen an.Dr. Groten: Dr. Thorsten Schaefer, Manager Patente & Lizenzenbei Provendis, hat sehr schnell gesehen, dass in der ErfindungPotential steckt und hat uns dann ermutigt wirklich zu patentieren.Außerdem zeigte er uns, wie wir vorgehen sollten, insbesondereim Hinblick auf Prozess-, Anwendungs- oder Produktpatente.Des Weiteren hat er sich intensiv mit dem Thema auseinandergesetzt,wichtige Fragen gestellt, die wir teilweise nochnachträglich bearbeitet haben. Dadurch hat er entscheidenddazu beigetragen, den Sachverhalt so aufzubereiten, dass einguter Schutzumfang durch den Patentanwalt möglich wurde.Dr. Roppertz: Da dies mein erster direkter Kontakt mitProvendis war und ich zum ersten Mal eine Patentierungbe glei tet habe, hatte ich im Vorfeld keine konkretenErwartungen. Die Zusammenarbeit mit Provendis empfandich jedoch als äußerst professionell und effizient.Wie geht es jetzt weiter? Was sind die nächsten Schritte aufdem Weg zur Markteinführung Ihrer Erfindung?Dr. Groten: Aus eigener Erfahrung weiß ich, dass dieses Metiersich sehr langsam verändert. Ich habe schon einmal einenSchlauchfilter (ohne Katalysator) miterfunden, das war 2007,Pat. DE 10 2007 023 806, Markenname Nexx Bag und derUmsatz wächst langsam, weil ein Filter zwei bis drei JahreLaufzeit überstehen muss, bis er erneuert wird.Wie geht es jetzt mit Kattex weiter? Bei unseren ersten Firmenkontaktenwurden höhere Temperatur-Resistenzen gefordert.Da unser patentierter Prozess auf einem Färbeverfahren fürPolyester basiert war klar, dass wir einen höher schmelzendenPolyester einsetzen müssen. Während PEN ca. 2015 kommerziellerhältlich war, konnten wir 2024 nur wenige Fasern über einenHersteller im Bereich Filtertechnik sowie ein Stück Vliesstoff auseinem PET/PEN-Gemisch von einem anderen Anbieter erhalten.Beide Proben ließen sich mit unserem Verfahren mit Katalysatorbeaufschlagen.Was heißt das für das weitere Vorgehen rund umdie Gasfiltration – Ihr Fazit?Dr. Groten: Wir benötigen dringend eine zuver lässige Quellefür PEN-Granulat oder, noch besser, für PEN-Filtermedien.Sollte PEN nicht mehr kommerziell erhältlich sein, sinkenunsere Chancen. Ausblick für das Verfahren für die Flüssigkeits-Filtration: Es konnte ein guter katalytischer Umsatz in Wassergezeigt werden. Aufgrund der wesentlich höheren Strömungenmuss jedoch die Haftung des Katalysators an den Fasern verbessertwerden. Zur Verbesserung der Katalysator haftung startetin Kürze – gemeinsam mit Prof. Roppertz – eine Abschlussarbeit.Wir können Bahnware oder auch fertigkonfektionierte Schlauchfilter nachträglich miteinem Färbeverfahren katalytisch ausrüsten.Dr. Robert Groten, Hochschule Niederrhein HSNRDr. Roppertz: Für mich als Entwickler aus dem Bereich derKatalyse bleibt es spannend, ob es uns gelingt auch PEN zubeschichten und gegebenenfalls auch weitere Verfahren zurBeschichtung zu entwickeln, um auch andere textile Materialienmit höherer Temperaturresistenz zu beschichten.Bilder: Aufmacher okalinichenko – stock.adobe.com, 01 Laura Logemann/HSNR,02 HSNRwww.provendis.infowww.hs-niederrhein.deUNTERNEHMENPROvendis GmbHSchloßstr. 11 – 1545468 Mülheim an der RuhrTel. 0208 941050E-Mail: kontakt@provendis.infowww.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 21