Plasmaverfahren im Kontakt mit Flüssigkeiten
Gas und Druck als Prozessparameter
- Oxidierende Atmosphären (Luft, O₂, Wasserdampf): Bildung von •OH-Radikalen, O₃ und H₂O₂ für Abbau-, Desinfektions-, Oxidations- und Funktionalisierungsprozesse.
- Reduzierende Atmosphären (H₂, Ar/H₂): Hydrierung, Reduktion von Metallkationen sowie Erzeugung schwach oxidierter Metallpartikel.
- Inerte Gase und Unterdruckbedingungen (Ar, N₂, Teilvakuum): einstellbare Energiedichte, Verweilzeit und Gastemperatur für eine selektivere Chemie auf empfindlichen Substraten.
Unsere Erfahrung
GREENFRIX
Ein intern entwickelter, gebauter und betriebener Reaktor: Wasserstoffentladung unter reduziertem Druck mit rotierenden Elektroden in einem Ölbad und kontrollierter Erneuerung des Flüssigkeitsfilms.
Pflanzenöle wurden durch radikalische Polymerisation umgewandelt, wodurch Viskositäten von 40 bis über 2.000 mPa·s (GPC, Rheologie) erzielt werden konnten. Die gezielte Steuerung von Leistungsdichte, Druck und Zugabe frischer Reaktanden ermöglichte maßgeschneiderte Produkte und eine Verzehnfachung der Prozessgeschwindigkeit gegenüber dem historischen Verfahren.
LaStrADA (CORNET, mit Fraunhofer IFAM und DFO)
Eine Ion-Jet-Mikrowellenplasmaquelle wurde mit der Zerstäubung einer Metallsalzlösung kombiniert. Dadurch konnten Cu-, Ni- oder Ag-Nanopartikel in einem auf laserstrukturierten Polymeren abgeschiedenen Flüssigkeitsfilm ausgefällt werden. Anschließend erfolgte eine stromlose Metallisierung ohne Pd oder Cr(VI).
Anwendungsbereiche
Plasmainduzierte Fällung und Partikelsynthese (PILC)
Unser plasmainduziertes Fällungs- und Partikelsyntheseverfahren (PILC) nutzt die an der Plasma-Flüssigkeits-Grenzfläche erzeugten reaktiven Spezies — solvatisierte Elektronen, Radikale, reduzierende Spezies — um Metallkationen direkt in einer wässrigen Lösung zu reduzieren. Dieser Weg ermöglicht die Rückgewinnung gelöster Metalle aus Industrieabwässern, verbrauchten Oberflächenbehandlungsbädern oder Elektro- und Elektronik-Altgeräten (WEEE), mit der Erzeugung kalibrierter Metall-Nanopartikel und -oxide (Kupfer, Nickel, Silber, Edelmetalle) direkt in der Flüssigkeit, bis hin zur In-situ-Abscheidung auf einem Substrat, ohne klassische chemische Reduktionsmittel. Diese Technologie richtet sich vorrangig an das Metallrecycling und die Kreislaufwirtschaft, die heterogene Katalyse, die Elektronik- und Mikroelektronikindustrie sowie die funktionale Metallisierung von Polymeren und Textilien.
Märkte: Metallrecycling & Kreislaufwirtschaft, Katalyse, Elektronik/Mikroelektronik, Metallisierung und Oberflächenbehandlung.
Plasmabasierte Wasser- und Abwasserbehandlung
Der Kontakt zwischen einem Atmosphärendruckplasma und einer wässrigen Phase erzeugt in situ starke oxidierende Spezies — Hydroxylradikale, Ozon, Wasserstoffperoxid —, die in der Lage sind, persistente organische Schadstoffe, einschließlich PFAS („Ewigkeitschemikalien"), durch fortgeschrittene Oxidation abzubauen, während gleichzeitig eine Entfärbung und eine Reduzierung der organischen Belastung von industriellen und kommunalen Abwässern erreicht wird. Ohne Zugabe chemischer Reagenzien und ohne Chlorierungsnebenprodukte richtet sich dieses Verfahren zur Abwasserbehandlung und Effluentdekontamination an die Chemie-, Textil-, Papier- und Lebensmittelindustrie, an Trinkwasserversorger, die mit der PFAS-Sanierung konfrontiert sind, sowie an kontaminierte Standorte und Böden, die eine weitergehende Dekontamination benötigen.
Märkte: industrielle und kommunale Abwasserbehandlung, PFAS-Sanierung, Chemie-/Textil-/Papierindustrie, Trinkwassermanagement.
Plasmadesinfektion wässriger Lösungen
Reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies, die durch das Plasma in Kontakt mit der Flüssigkeit erzeugt werden, reduzieren wirksam die mikrobielle Belastung wässriger Lösungen und bieten eine Alternative zur chemischen Desinfektion mit Chlor oder Bioziden, ohne Rückstände oder toxische Nebenprodukte. Dieser chlorfreie Desinfektionsansatz ist von besonderem Interesse für den Biomedizinsektor (Medizinprodukte, Wasser für medizinische Zwecke), die Lebensmittelindustrie (Prozesswasser, Abfülllinien) und allgemeiner für jede Wasserbehandlungsanwendung, bei der die mikrobielle Belastung kontrolliert werden muss, ohne die chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit zu verändern.
Märkte: Biomedizin & Medizinprodukte, Lebensmittelindustrie, chlorfreie Wasserbehandlung.
Plasmachemie organischer Flüssigkeiten
Angewendet auf organische Flüssigkeiten — Pflanzenöle, Kohlenwasserstoffe, erdölbasierte Verbindungen — ermöglicht die Plasmachemie eine kontrollierte Funktionalisierung und Oxidation dieser Ausgangsstoffe und eröffnet Verwertungswege hin zu höherwertigen sauerstoffhaltigen Verbindungen. Bei Materia Nova hat dieses Know-how es beispielsweise ermöglicht, die Viskosität polymerisierter Pflanzenöle von 40 auf über 2000 mPa·s einzustellen, bei einer Verzehnfachung der Verfahrensgeschwindigkeit. Diese Technologie richtet sich an die grüne Chemie und Bioraffinerien, die Petrochemie- und Schmierstoffindustrie sowie die Formulierung biobasierter Harze und sauerstoffhaltiger Zwischenprodukte.
Märkte: grüne Chemie & Bioraffinerien, Petrochemie & Schmierstoffe, biobasierte Harze und Zwischenprodukte.
Grenzflächeneigenschaften und Plasma-Aerosol
Die Plasmabehandlung von Flüssigkeitsgrenzflächen und fliegenden Mikrotröpfchen ermöglicht die Hydrophilierung von Ölen, die Dünnschichtabscheidung und die Verkapselung von Wirkstoffen, mit präziser Kontrolle der Oberflächeneigenschaften und ohne zusätzliche Lösungsmittel. Diese Aerosol- und Mikrotröpfchenbehandlungsverfahren finden Anwendung in der Kosmetik und Formulierung (Verkapselung von Wirkstoffen, Emulsionen), in der Pharmazie (Wirkstofftransport, Mikroverkapselung) sowie bei Beschichtungen und funktionalen Materialien, die eine präzise, plasmabasierte Dünnschichtabscheidung erfordern.
Märkte: Kosmetik & Formulierung, Pharmazie, Beschichtungen & funktionale Materialien.
Unsere Stärken :
- Wir begleiten Sie von der Entwicklung von Plasma-Flüssigkeits-Reaktoren (Luft, kontrollierte Gasatmosphären, Unterdruck) über Machbarkeitsstudien und umfassende Charakterisierung (Rheologie, GPC, XPS, REM-EDX, AFM, Kontaktwinkelmessungen usw.) bis hin zur industriellen Skalierung.