Grenzüberschreitendes Forschungsprojekt geht Eigenschaften von Pulvern auf den Grund
Das Lagern und Verarbeiten von Pulvern stellt die Industrie oft vor Herausforderungen: Sie können verklumpen und ihre Eigenschaften verlieren, was etwa bei der Produktion von Medikamenten Probleme birgt. In einem neuen Projekt untersuchen Forscher der TU Kaiserslautern, der Saar-Uni, aus Belgien, Luxemburg und Frankreich den Transport, die Lagerung und die Formgebung industriell relevanter Pulver. Ziel ist es, die Eigenschaften von Pulvern und ihre Veränderung bei der Verarbeitung genau zu erforschen, um Produktionsabläufe zu verbessern.
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.“
Zusammen mit Saarbrücker Forschern um Professor Dr. Christian Wagner 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, zum Beispiel Tabletten, Granulate oder Kapseln“, sagt der Professor weiter. „Wir möchten untersuchen, wie sich die Eigenschaften von einzelnen Mikropartikeln, wie beispielsweise ihre Größe, Form, Feuchte und Adhäsion, während Transport und Lagerung verändern und wie diese die Produkteigenschaften beeinflussen.“
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 die Forscher verschiedene Formgebungsverfahren untersuchen, mit denen aus einem pulverförmigen Material Produkte hergestellt werden können, etwa Tabletten in der Pharmaindustrie oder Granulate, die als Düngemittel oder Katalysator in einem chemischen Prozess zum Einsatz kommen. „Zehn Prozent des Weltenergiebedarfs geht in die Verarbeitung von Pulvern“, so der Professor weiter. „Effizientere Verfahrenstechniken bergen hier ein großes Sparpotential.“ Mit Industriepartnern aus der Großregion werden die Forscher eine Demonstrationsanlage bauen, um die komplette Produktionskette mit industrierelevanten Pulvern zu studieren und zu optimieren. Dazu werden sie unter anderem Computersimulationsprogramme entwickeln.
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 „PowderReg“ ist Anfang Januar gestartet und hat insgesamt ein Budget von rund 5,8 Millionen Euro, EFRE fördert es mit rund 3,5 Millionen Euro, davon gehen rund 430.000 Euro an die TU.
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