Quecksilberfreie UV-Strahlungsquellen

Wasser mit umweltfreundlichen UV-Lampen desinfizieren

Ultraviolettes Licht kann Keime im Wasser abtöten. Quecksilberdampflampen liefern diese UV-Strahlen und werden daher häufig zur Desinfektion eingesetzt. Quecksilber gehört jedoch zu den gesundheitsschädlichen Schwermetallen.

Mike Broxtermann und Prof. Dr. Thomas Jüstel überprüfen den UV-Reaktor mit der Xenon-Excimerlampe im Labor. (Foto: FH Münster / Pressestelle)

Deshalb ist Mike Broxtermann am Fachbereich Chemieingenieurwesen der FH Münster auf der Suche nach einer umweltfreundlichen und energieeffizienten Alternative. Der Doktorand arbeitet im Forschungsprojekt „Fluoro UV“ mit dem Ziel, eine quecksilberfreie UV-Strahlungsquelle für die Wasserbehandlung zu entwickeln.

„Nach der „Minamata-Konvention“ wird es ab 2020 grundsätzlich verboten sein, quecksilberhaltige Leuchtmittel zu produzieren oder zu verkaufen“, erklärt Prof. Dr. Thomas Jüstel. Der Chemiker betreut Broxtermann während seiner Promotion und ist gleichzeitig Projektleiter des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierten Projekts. Neben den Forschern der FH Münster gehören das Deutsche Zentrum Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie zwei privatwirtschaftliche Unternehmen zu den Kooperationspartnern in diesem Projekt.

„Wir erzeugen die UV-Strahlung mit einer Xenon-Excimerlampe und haben damit schon sehr gute Erfahrungen gemacht“, sagt Broxtermann. Diese Lampe liefere die richtige Wellenlänge, um die keimabtötende Wirkung zu erzielen. „Interessant ist besonders UV-C-Strahlung, da diese kurzwellige Strahlung ausgesprochen zellschädigend wirkt.“ Ein Leuchtstoff im Innern der Lampe erzeugt das gewünschte Strahlungsspektrum. „Die desinfizierende Wirkung konnten unsere Projektpartner vom DLR bereits im Test mit Mikroorganismen nachweisen“, erklärt Jüstel.

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Die Xenon-Excimerlampe kann mit Hilfe von Leuchtstoffen ein UV-Spektrum mit optimaler keimtötender Wirkung erzeugen. (Foto: FH Münster / Pressestelle)

Deshalb versucht der Doktorand nun die Lebensdauer der Excimerstrahler zu erhöhen. „Dazu habe ich zunächst untersucht, wie der Alterungsprozess des Leuchtstoffs abläuft, um ihn nun zu verzögern und möglichst lange hinauszuzögern.“ Daher beschichtet Broxtermann die Leuchtstoffkörnchen mit einer strahlungsstabilen Schutzschicht. „Dabei darf natürlich die Strahlungsausbeute nicht leiden.“ Mehrere 1000 Stunden müssen die Lampen dann im Versuchsraum laufen und dabei die erforderliche UV-Strahlung erzeugen. Ziel ist letztendlich eine Lebensdauer wie bei Quecksilberdampflampen von rund 10000 Stunden zu erreichen.

„Meist platzt die Beschichtung während des Alterungsprozesses ab, deshalb habe ich ein neues Verfahren für eine haltbarere Beschichtung entwickelt.“ Da bisherige Beschichtungen, welche auf einem nasschemischen Weg erzeugt werden, nicht dicht genug seien, um eine ausreichende Schutzwirkung zu realisieren, habe Broxtermann das neue Verfahren zur Darstellung einer dichteren, besser schützenden Beschichtung entwickelt. Und die ersten Ergebnisse zeigen, dass er auf dem richtigen Weg ist.

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