Photokatalyse

Im Bereich der Photokatalyse arbeitet das IFKB eng mit dem Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) und mehreren KMU zusammen. Bei der Endreinigung von kommunalen Abwässern sowie Abwässern aus Industrie und Landwirtschaft ist die Photokatalyse ein in der Forschung und Entwicklung befindliches Verfahren, um Giftstoffe wie Industrie- und Haushaltschemikalien, Pflanzenschutzmittel sowie pharmazeutische Wirkstoffe ohne Einsatz von Chemikalien rückstandsfrei zu entfernen. Prinzipiell genügt hierfür ein Photokatalysator wie z.B. Titanoxid und die Einstrahlung von kurzwelligem Licht.

Im Halbleiter TiO₂ werden durch Einstrahlung von UVA-Licht Elektron-Loch Paare generiert. Dadurch werden Hydroxylradikale erzeugt, die Redoxreaktionen mit Schadstoffen eingehen und diese dabei abbauen. Voraussetzung ist, dass die Energie des eingestrahlten Lichts höher als die Bandlücke des Halbleiters ist. Bei reinem TiO2 ist dazu UVA- Strahlung notwendig. Durch eine gezielte Dotierung kann jedoch die Bandlücke verringert und auch sichtbares Licht genutzt werden.

Für eine wirtschaftliche Umsetzung in einer technischen Anlage muss jedoch eine möglichst hohe Integrationsdichte der photokatalytischen Aktivität in Bezug zum Bauvolumen erreicht werden.

Hierbei arbeiten die Abteilungen Hochleistungskeramik und Oberflächentechnik zusammen, um hochaktive Photokatalysatoren zu entwickeln und diese dann auf glasartigen Oberflächen thermokinetisch abzuscheiden. Weiterhin werden verschiedene Sol-Gel-Verfahren entwickelt und zur Herstellung photokatalytisch aktiver Schichten genutzt. Anschließend testet das ISWA die hergestellten Photokatalysatoren in einer Technikumsanlage mit Modellsubstanzen und realen Abwässern.