Dechema-Forum „Wir müssen in die Membranentwicklung investieren“

Ein Gastkommentar von Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Voigt, Stellvertretender Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS

Die Natur macht uns vor, was Membranen alles bei der Trennung von Stoffen leisten können. Membrantechnologien sind effizient und energiesparend. Grund genug, deutlich mehr in Membranverfahren zu investieren, meint Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Voigt, Stellvertretender Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS.

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Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Voigt, Stellvertretender Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Prof. Dr. rer. nat. Ingolf Voigt, Stellvertretender Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
(Bild: IKTS / Juergen Loesel)

Die Trennung von Stoffgemischen ist eine technische und biologische Grundoperation. Die Natur setzt für die Stofftrennung eine Vielzahl von Membranen ein, wie Gefäßwandungen, Zellwände oder Membranproteine. Bei industriellen und technischen Anwendungen dominieren jedoch nach wie vor die klassischen Trennverfahren: Destillation/Rektifikation, Extraktion, Kristallisation oder Ad- bzw. Absorption. Verglichen mit diesen Verfahren benötigt die Membrantrennung nur einen Bruchteil der Energie. Mit den jeweils an die Trennaufgabe angepassten Materialeigenschaften sind Membranen eine ideale Lösung für viele Einsatzgebiete.

Das heute größte Anwendungsgebiet ist die Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung. In der chemischen Verfahrenstechnik lösen Membranen zunehmend aufwendige thermische Trennungen ab. In der Lebensmitteltechnik werden Membranen als schonendes Verfahren zur Sterilisation und Klarfiltration eingesetzt. Innerhalb der Biotechnologie finden Membranen eine breite Anwendung zur Aufreinigung von Biologika, beispielsweise Viren/Vakzinen, monoklonalen Antikörpern, rekombinanten Proteinen und Nukleinsäuren. In der modernen Medizin übernehmen Membranmodule häufig zentrale Funktionen von Organen, etwa den in den Lungen stattfindenden Gasaustausch. In Brennstoffzellen, Batterien und Elektrolyseuren trennen Membranen die Kathoden und Anodenräume. Beim Umbau des Energiesystems auf regenerative Quellen spielen Membranen eine wichtige Rolle bei der Biogasreinigung, Wasserstoffspeicherung (Power-to-Gas), Herstellung synthetischer Kraftstoffe (Power-to-Chemicals) und Schließung von Kohlendioxid-Kreisläufen.

Diese Beispiele zeigen, dass es sich lohnt, in die Membranentwicklung zu investieren. Dafür sprechen sich DGMT Deutsche Gesellschaft für Membrantechnik e.V., VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V. und die Processnet-Fachgruppe Membrantechnik der Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., in ihrem aktuellen Positionspapier aus.

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