Chemische und Biochemische Industrie

Mikroorganismen bilden unter natürlichen Bedingungen eine Vielzahl oberflächenaktiver Substanzen, sogenannte Biotenside, die ein breites Spektrum chemischer Strukturen abdecken. Der Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung beschäftigt sich mit der Optimierung der biotechnologischen Synthese von Glykolipiden, unter Verwendung verschiedener Pilze und unterschiedlicher Substrate. Ziele sind hierbei die Charakterisierung und Optimierung der mikrobiellen Biotenside für den Einsatz in Reinigungsmitteln, in Kosmetika oder für Spezialanwendungen in der Industrie sowie eine effiziente fermentative Produktion dieser Biotenside mit möglichst hohen Raum-Zeit-Ausbeuten.

Ablagerungen und Verschmutzungen durch Kristallisation, Korrosion oder chemische und biologische Reaktionen - bekannt als Fouling - verursachen in Deutschland jährlich wirtschaftliche Schäden im Milliardenbereich. Beschichtungen aus der Klasse der diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) können so modifiziert werden, dass die Foulingneigung an den beschichteten Oberflächen deutlich abnimmt oder sogar ganz vermieden werden kann. Ebenfalls sind digitale Simulationsmethoden optimal geeignet, um Entwicklungs- und Auslegungsprozesse von Reinigungssystemen in allen Industrie zweigen zu beschleunigen sowie zeit- und kostenaufwendige Erprobungen an Prototypen zu verringern.

Die Anwendung von nasschemischen Reinigungsmitteln erfordert einen hohen Einsatz an Energie und Ressourcen. Der Fraunhofer-Geschäftsbereich Reinigung entwickelt neue Reinigungstechnologien in Kombination mit Inline-Sensorik, die die bedarfsgerechte Steuerung der Reinigungsprozesse ermöglicht. Dadurch ergeben sich ressourceneffiziente und zeitsparende Reinigungsprozesse, die Produktionszeit wird erhöht und das System kann gleichzeitig zur Dokumentation des Reinigungsergebnisses genutzt werden. 

Mit Hilfe des kalten Sanitisierungsverfahrens auf Basis von Diamantelektroden können durch die direkte elektrochemische Produktion von Ozon im Wasser die Vermehrung von Mikroorganismen im Reinstwassersystem verhindert und vorhandene Biofilme nachhaltig abgebaut werden.

Die periodische Rückspülung mittels elektrochemisch erzeugter Oxidationsmittel wie Ozon ermöglicht es, einen kontinuierlichen UF-Betrieb auch bei natürlichem Oberflächenwasser oder Brunnenwasser aufrechtzuerhalten und einen durch Biofouling verursachte Verblockung zu vermeiden, ohne dass externe Cleaning-in-Place-Chemikalien (CIP) eingesetzt werden müssen.