Teilereinigung mit flüssigem CO₂ bietet Rationalisierungspotenziale

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Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

In Kombination mit einer vorausgehenden Drucksenkung gelingt es zum Beispiel, Öl aus Poren und Kapillaren durch eine Vergrößerung des CO₂-Volumens auszupressen. Anschließend kann das Öl mittels der Spritzreinigung von den Bauteiloberflächen entfernt werden.

Ultraschall verbessert Teilereinigung mit CO₂ weiter

In den Versuchsreihen konnte an der Ruhr-Universität Bochum nachgewiesen werden, dass sich durch Einwirkung von Ultraschall die Durchmischung von Kohlendioxid und Kontamination verbessern lässt. So wurde bei der Reinigung verschiedener Kapillaren die Durchmischung bis an den Kapillarkörpergrund beschleunigt (Bild 3) [4].

Die Versuchsreihen stellten jedoch auch unter Beweis, dass eine grundsätzliche CO₂-Löslichkeit gegenüber der Kontamination vorliegen muss, um positive Reinigungsergebnisse zu erzielen. So war die Beseitigung von Ölen und Fetten hoher Dichte von Bauteiloberflächen auch unter Zuhilfenahme von Badmechanik und Druckwechseln in der Regel unzureichend.

Ein wesentlicher Nachweis, der im Rahmen des Projekts erbracht wurde, war die erfolgreiche Reduzierung von Keimen mit unterkritischem Kohlendioxid. Für diesen Prozess wurden poröse Sinterkörper mit einer E.-coli-Lösung (Escherichia coli) kontaminiert. Das Ergebnis war, dass auch für anaerobe Mikroorganismen in Gegenwart von flüssigem CO₂ eine Keimreduzierung erfolgreich ist.

Teilereinigung mit CO₂ ist umweltverträgliche Alternative

Die Reinigung mit komprimiertem Kohlendioxid ist eine innovative, ungefährliche und umweltverträgliche Alternative zu herkömmlichen nasschemischen Reinigungsverfahren. Der Investitionsaufwand für die Anlagentechnik ist jedoch nach wie vor vergleichsweise hoch. Die jeweiligen technischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen der Anwender, die eine CO₂-Reinigung aussichtsreich machen, müssen deshalb genau identifiziert werden.

So können für die jeweilige Anwendung Anpassungen der CO₂-Reinigungsverfahren sinnvoll sein, um den Investitionsaufwand zu reduzieren und die Wertschöpfung zu optimieren. Mögliche Maßnahmen sind zum Beispiel die Wiederverwendung von Prozessmedien, das Einsparen der Bauteiltrocknung nach der Reinigung sowie die Verkürzung der Prozesskette durch eine Endreinigung bei gleichzeitiger Keimreduzierung der Teile.

Literatur

• [1] Krieg, M., M. Bilz und J. Mankiewicz: Trends in der industriellen Teilereinigung – welches Potenzial hat Kohlendioxid? Chemie Ingenieur Technik 11/2009, S. 1845–1851.

• [2] Schön, J., und andere: Ein pfiffiges Verfahren zur Entölung von Metall- und Glasschleifschlämmen. Wissenschaftliche Berichte – FZKA 6799. Forschungszentrum Karlsruhe. Oktober 2003.

• [3] N. N.: Reinigung mit komprimiertem CO₂. Themenblatt der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik. Berlin: Fraunhofer IPK. Mai 2010.

• [4] Kareth, S., und andere: Compressed Carbon Dioxide – An innovative Washing Fluid. 13th European Meeting on Supercritical Fluids, 9.–13. Oktober 2011 in Den Haag. I.S.A.F. – E.N.S.I.C., Nancy (Frankreich).

* Dipl.-Ing. (FH) Johannes Mankiewicz und Dipl.-Ing. (FH) Martin Bilz sind wissenschaftliche Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) in 10587 Berlin, Prof. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann leitet das Fraunhofer IPK. Prof. Dr.-Ing. Marcus Petermann ist Inhaber des Lehrstuhls für Feststoffverfahrenstechnik an der Ruhr-Universität Bochum (RUB). Dr.-Ing. Sabine Kareth ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für verfahrenstechnische Transportprozesse der RUB

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