triboREMEDY - Breakthrough remediation strategy for safeguarding human and environmental health

triboREMEDY bildet den Grundstein für die radikal neue Technologie der „Tribolyse“ für den sicheren, kontrollierten und effizienten Abbau gefährlicher Chemikalien und die Inaktivierung von Krankheitserregern mit Hilfe eines „Triboreaktors“, der zwei Anwendungen wie den Abbau von polychlorierten Biphenylen (PCB) und die Desinfektion von Trinkwasser ermöglicht. Die langfristige Vision ist die Etablierung der Tribolyse als unverzichtbare Umweltsanierungstechnologie, die durch Modellierung und Simulation und umfassende High-End-Analysemethoden - offline und online - sowie Hochdurchsatzgeräte realisiert werden soll, um das äußerst ehrgeizige und nahezu unerforschte Forschungsthema zu bewältigen.

Multiskalenmodellierung und -simulation werden als Werkzeug für die Vorhersage von Prozessen und die Auswahl von Triboreaktorkonfigurationen und Prozessparametern etabliert. Dadurch soll ein grundlegendes Verständnis der mechanisch induzierten chemischen und physikalischen Reaktionen geschaffen werden. Im Bewusstsein der Komplexität des Themas werden multidisziplinäre Analysemethoden entwickelt, um die Abbauprozesse und den toxikologischen Fingerabdruck der Abbauprodukte zu beschreiben. Der Triboreaktor wird als kontinuierliches Durchfluss-Hochdurchsatzsystem realisiert. Der Triboreaktor wird einen modularen Charakter haben, so dass er für einen schrittweisen sequenziellen Abbau oder als Teil komplexerer Strukturen geeignet ist.

Das Triboreaktordesign besteht aus einem Durchflusssystem mit gut kontrollierbaren Parametern: Kontakt (Geschwindigkeit, Belastung), Reaktant (Zufuhrrate) und Katalysator (Tribomaterial) mit dem messbaren Ziel einer > 90-prozentigen Eliminierung gefährlicher Chemikalien und einer wirksamen Wasserdesinfektion bei einer Rate von > 6 g/h-1 in einem leicht zu vergrößernden Durchflussreaktor im Dauerbetrieb. Sensoren werden zur Überwachung und Steuerung der Wirksamkeit des tribolytischen Prozesses und der Flüssigkeitsqualität (Messung aktiver Krankheitserreger oder der PCB-Entwicklung) eingesetzt. Die Anlagen werden in Zukunft an isolierten Standorten oder in Regionen mit schlecht entwickelter Infrastruktur und strengen (Sicherheits-)Anforderungen betrieben werden. Sowohl große stationäre Anlagen als auch mobile Geräte könnten an abgelegenen Orten und im Inland für militärische oder zivile Anwendungen eingesetzt werden.

Die Tribolyse kann als radikal neue Technologie für weitere Anwendungen eingesetzt werden: Herstellung funktioneller Oberflächen (dünne Beschichtungen, Schichtstrukturen, Vorkonditionierung, extreme Reaktionsbedingungen); In-situ-Reaktanten (hochaktive Zwischenprodukte für die chemische Synthese), neue Katalysatoren (Triboreaktor-Oberflächen aus unedlen Metallen, die als Edelmetalle der Pt-Gruppe fungieren und diese ersetzen), in situ erzeugte Nanopartikel, die in einer „Eintopf“-Synthese für optische, sensorische und physiologische Effekte sorgen sollen.

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