Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Biozidfreie Entkeimungsmethode für Elektrotauchlackierprozesse

In den letzten Jahren sind viele gesundheits- und umweltkritische Prozessflüssigkeiten im Umfeld lackiertechnischer Verfahren zunehmend durch umweltfreundlichere Prozessflüssigkeiten substituiert worden. Ebenfalls sind Schadstoffe wie Schwermetalle oder organische Lösemittel aus vielen lackiertechnischen Prozessen eliminiert und durch umweltfreundlichere Substanzen ersetzt worden. Diese auf der einen Seite positive Entwicklung führt allerdings auf der anderen Seite dazu, dass sich Mikroorganismen in vielen Bereichen schneller als bisher entwickeln können, wenn keimtötende Substanzen darin fehlen. Da das Mikroorganismenwachstum in der Regel den Beschichtungsprozess stört, muss es rechtzeitig bekämpft werden, bevor es großen Schaden anrichtet. Die Standardmethode hierzu ist im Bereich der Kathodischen Tauchlackierung (KTL) nach wie vor der Einsatz von Bioziden.

Die Grundidee des vorgeschlagenen Vorhabens ist es, eine umweltfreundliche Alternative zum Einsatz von Bioziden zur Entkeimung insbesondere in KTL-Anlagen, aber auch in anderen Bereichen, zu schaffen. Durch Einsatz eines rein physikalisch wirkenden Verfahrens soll die Biozidzugabe im besten Fall gänzlich wegfallen oder aber zumindest der Biozidbedarf erheblich reduziert werden. Dadurch wird ein signifikanter Beitrag zur Vermeidung umweltgefährdender Schadstoffe geleistet. Verwendet werden sollen dafür physikalische Verfahren, die mithilfe hoher Scherkräfte, Druckdifferenzen und/oder Kavitation Keime abtöten, aber gleichzeitig den Lack und den Beschichtungsprozess nicht negativ beeinflussen.

Für KMU aus dem Bereich Maschinenbau eröffnet sich hiermit die Umsetzung einer Innovation sowie die Erweiterung bestehender Geschäftsfelder bzw. die Eröffnung neuer Geschäftsfelder auf dem Gebiet der Entkeimung. Anlagenbauer- und Anlagenbetreiber-KMU profitieren von der Integration der neuen Technik in ihre Anlagen und damit einer verbesserten Wettbewerbsfähigkeit.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsvorhaben „BioEntEl“ wurde eine alternative und rein physikalische Methode zur Entkeimung von Prozessflüssigkeiten, insbesondere des kathodischen Tauchlackes (KTL), entwickelt. Mikrobielle Kontamination stellt im Lackieranlagenbereich eine der am meisten gefürchteten Störungen dar, da sie die Beschichtungsqualität beeinträchtigt und aufwändige Reinigungsprozesse erfordert sowie zu einem Totalausfall der Lackieranlage führen kann. Durch die mögliche Umsetzung der Projektergebnisse in der Industrie ergeben sich neben der zukunftsorientierten Ausrichtung von bisher biozidbasiert entkeimten Lacken und Prozessmaterialien eine Vielzahl an Möglichkeiten für Unternehmen. Dies betrifft Unternehmen im Bereich von Lackieranlagenbau und -wartung, aber auch Unternehmen, welche selbst lackiertechnische Anlagen betreiben.

Innerhalb des Forschungsvorhabens wurden zum einen die im KTL-Lack vorkommenden Bakterienstämme identifiziert und deren Wachstumsverhalten analysiert. Zusätzlich wurde ein Homogenisator-Prototyp zur Entkeimung von 1000 ml Prozessflüssigkeit entwickelt. Durch experimentelle Entkeimungsversuche konnte eine Zellreduktion um bis zu 99 % erreicht werden. Zusätzlich wurden Lackverträglichkeitstests durchgeführt, um den Einfluss der physikalischen Kräfte auf den Lack analysieren zu können. Durch gängige Prüfverfahren im Bereich der Haftung sowie Testung der Beständigkeit gegen äußere Einflüsse konnte keine Verschlechterung des Lackverhaltens beobachtet werden.

Beim Aufbau und der Optimierung einer sogenannten hydrophysikalischen Wasserbehandlung (MHP-System) im Technikumsmaßstab konnten Versuche mit einem Fassungsvermögen zwischen 30 bis 1000 Liter durchgeführt werden. Durch hohe Scher- und Reibungskräfte sowie Unterdruck und Kavitation werden die im Prozessmedium enthaltenen Mikroorganismen abgetötet. Durch experimentelle Entkeimungsversuche konnten hiermit eine Zellreduktion von bis zu 92 % an gramnegativen Bakterienstämmen realisiert werden.