Filter aus Metall

Nicht jeder mag trübes Bier wie Hefe-Weizen, manch einer bevorzugt ein klares Pils. Brauer reinigen den Gerstensaft deshalb vor dem Abfüllen von Schwebstoffen. Filter mit einer Porengröße von einem Mikrometer, also einem Tausendstel Millimeter, fangen die unerwünschten Partikel ab. Mikrofiltration heißt das Verfahren und ist längst etabliert. Milch und Trinkwasser beispielsweise werden damit keimfrei gemacht.

Doch die klassischen Filter haben Nachteile: Die Partikel sammeln sich auf der Filteroberfläche und verringern den Durchfluss. Von Zeit zu Zeit ist eine Reinigung fällig, bei der die Produktion still steht. Ein weiteres Problem: Filter mit exakter Porengröße sind selten. Die Materialien – beispielsweise mit Kunststoffen beschichtete Vliese, Keramiken oder der feinporige Naturstoff Kieselgur – haben Löcher mit unterschiedlichen Durchmessern. Das macht es unmöglich, gezielt Partikel einer bestimmten Dicke aus den Flüssigkeiten zu entfernen.

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen entwickeln einen ganz neuen Filtertyp. Dieser lässt sich während des Betriebs kontinuierlich reinigen und mit Poren exakt gleicher Größe ausstatten. Sein Durchfluss, die so genannte Permeatleistung, ist außerdem bis zu zehn mal größer als bei herkömmlichen Schmutzbarrieren.

Der Grund: Der neue Filter besteht aus hauchdünnem Metallgewebe mit sehr glatter Oberfläche, das leicht von den Flüssigkeiten durchströmt wird. Um das wohlgeordnete Metallgitter herzustellen, nutzen die Forscher Mikrostempel, auf denen sie das Metall hauchdünn abscheiden. Je nach Stempel-Struktur lässt sich dieser Metallschicht ein anderes Lochmuster aufprägen. Herkömmliche Filtermaterialien sind deutlich weniger geordnet.

Da der Metallfilter auch sehr viel widerstandsfähiger und flexibler ist als die klassischen Filtersubstanzen, lässt er sich durch mechanische Schwingungen reinigen. Der störende Belag verschwindet von der Filteroberfläche, noch ehe die Permeatleistung absinkt. „Keramiken würden bei einer solchen mechanischen Belastung zerstört werden“, sagt Josef Robert, Projektleiter bei UMSICHT. Auch Vliese sind für eine solche Behandlung meist nicht robust genug. Zudem sinkt ihre Permeatleistung im Laufe der Zeit, da sich das Vlies mit Partikeln zusetzt. Derzeit arbeiten Robert und seine Kollegen daran, Trägerstoffe für das Metallgewebe zu testen und das Verfahren an unterschiedliche Anwendungen und Anlagengrößen anzupassen.