Am 19. Februar 2015 hieß es wieder "nANO meets water" bei Fraunhofer UMSICHT. Gut 100 Fachleute aus Industrie und Wirtschaft kamen nach Oberhausen, um sich beim Thema Innovationen und Risiken von Nanomaterialien für die Wassertechnik auf den neuesten Stand zu bringen. Auch das Brennpunktthema "Mikroplastik" fand bei allen Beteiligten großen Anklang. Bereits zum sechsten Mal traf sich bei Fraunhofer UMSICHT die Fachwelt der Nano- und Wasserbranche unter dem Motto "nANO meets water". Grund für die Initiatorin der Veranstaltungsreihe, Dr. Ilka Gehrke, in die mit ca. 100 Teilnehmern sehr gut besuchte Veranstaltung mit einem Resümee der vergangenen sechs Jahre "nANO meets water" zu starten: Welche Nanomaterialien für die Wassertechnik gibt es? Wo liegt das Anwendungspotenzial? Wo werden sie bereits eingesetzt? Nach dem einleitenden Vortrag, in dem Dr. Michael Gross auf Nanopartikel hinwies, die in der Natur vorkommen, berichtete anschließend Dr. Albert Schnieders von der Firma CNM Technologies aus der Praxis. Er stellte eine Nanofolie vor, die bisher vorrangig für die Gasseparation eingesetzt wird, jedoch auch im Wasserbereich Verwendung finden kann. 
Gut 100 Fachleute aus Industrie und Wirtschaft bei "nANO meets water VI" Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit weiteren Projektpartnern diverse Nanokomposit-Filter entwickelt, mit denen zum einen photokatalytisch Spurenstoffe aus dem Wasser eliminiert werden können. Des Weiteren gibt es Varianten, die vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf mit selektiven Proteinschichten (protein layer) versehen werden und Wertstoffe wie Seltenerdmetalle und Platingruppenelemente aus Abwasser gewinnen können. Das KIT in Karlsruhe beschäftigt sich mit Nanofiltrationsmembranen und Nano-Biomembranen zur Spurenstoffelimination, wie Prof. Andrea Iris Schäfer, zu berichten wusste. Nanomaterialien bieten viele Anwendungsmöglichkeiten in der Wassertechnik. Sie stehen aber in Konkurrenz zu relativ preiswerten und etablierten Materialien wie Aktivkohle oder üblichen Membranverfahren. "Es müsste mehr Werbung dafür gemacht werden, dass Nanotechnik viele Vorteile wie große Oberflächen, hohe Flexibilität u.v.m. aufbietet, die eigentlich noch zu wenig genutzt werden", war die einhellige Meinung der Fachleute. Nanomaterial in der Umwelt Mit eventuellen Problemen in Zusammenhang mit Nanotechnik beschäftigten sich die folgenden drei Vorträge. Dr. Ralf Kägi, EAWAG, und Dr. Fadri Gottschalk, ETSS Gottschalk & Co., waren extra aus der Schweiz angereist, um über die Toxizität und Ausbreitungswege von Nanopartikeln zu referieren. Sie bestätigten, dass eingesetzte Silber-Nanopartikel komplett sulfidisiert werden. Sie gehen somit in einen Zustand über, in dem von den Partikeln keine Gefährdung für Mensch und Umwelt ausgeht. Allerdings kann es laut Dr. Kägi zu einer Wiederfreisetzung durch beispielsweise die Verbrennung von Klärschlamm kommen. Ihr Wissenschaftskollege Jonas Baumann von der Universität Bremen untersuchte Eisennanopartikel, die erfolgreich zur Bodensanierung eingesetzt werden und ihre potenzielle Wirkung auf Kleinstorganismen wie beispielsweise Wasserflöhe. Ein Problem, die Ausbreitungspfade von Nanopartikeln in der aquatischen Umwelt zu verfolgen, liegt beispielsweise in der nicht ausreichenden Datengrundlage. "Es sind noch nicht einmal genaue Zahlen zu den Produktionsmengen bekannt", beklagte Dr. Gottschalk. Brennpunktthema: Mikroplastik Große Erwartungen hatten die Beteiligten bereits im Vorfeld an das Brennpunktthema "Mikroplastik". Die drei Vorträge lieferten einen guten Überblick über den Stand der wissenschaftlichen Arbeiten – zunächst gab es eine Zusammenfassung der vorhandenen Fakten von Ralf Bertling, Fraunhofer UMSICHT, dann folgte die Sicht der Behörden durch Maren Heß vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) sowie der Blickwinkel der Wissenschaft durch Prof. Christian Laforsch von der Universität Bayreuth, der die Forschung auf diesem Gebiet in Bayern und Baden-Württemberg leitet. Fraunhofer UMSICHT hingegen wird in NRW aktiv: In Kooperation mit dem Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) in Duisburg, dem Wupperverband und in enger Abstimmung mit dem LANUV sollen wissenschaftlich Untersuchungen in Kläranlagen in NRW Aufschluss über die Problematik des dort vorhandenen Mikroplastiks bringen. Die einhellige Auffassung ist, dass sich zwar nachweislich sehr viel Plastik und Mikroplastik sowohl in den Meeren und Ozeanen wie auch in Flüssen befindet. Es gibt aber trotz 19 vorliegender Studien immer noch zu wenig verlässliche und vergleichbare Analysen, auf denen eine weitergehende Strategie aufgebaut werden kann. Dies soll kurz- bis mittelfristig durch bessere Kooperation verbessert werden. Einen großen Teil dazu trägt Fraunhofer UMSICHT mit der gerade entstehenden Internetplattform "Initiative Mikroplastik" bei. Hier werden Forschungsergebnisse und sonstige Informationen veröffentlicht, sodass eine gute Vernetzung vereinfacht wird. Es wird die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet: Vermeidung, Substitution, Eintrags- und Abbauwege sowie Entsorgung – sowohl in Binnengewässern als auch in den Meeren. Blick nach oben Den Abschluss von "nANO meets water" bildete ein Vortrag von Prof. Johannes Feitzinger mit dem Titel "Woher kommt das Wasser im Universum und wie kommt es auf die Erde?". Der Physiker und Astronom der Ruhr-Universität Bochum beschrieb anschaulich und auch visuell sehr eindrucksvoll den Weg des Wassers aus dem Universum auf die Erde, begleitet von spektakulären Ein- und Ausblicken in den Weltraum.
Gut 100 Fachleute aus Industrie und Wirtschaft bei "nANO meets water VI" Fraunhofer UMSICHT hat zusammen mit weiteren Projektpartnern diverse Nanokomposit-Filter entwickelt, mit denen zum einen photokatalytisch Spurenstoffe aus dem Wasser eliminiert werden können. Des Weiteren gibt es Varianten, die vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf mit selektiven Proteinschichten (protein layer) versehen werden und Wertstoffe wie Seltenerdmetalle und Platingruppenelemente aus Abwasser gewinnen können. Das KIT in Karlsruhe beschäftigt sich mit Nanofiltrationsmembranen und Nano-Biomembranen zur Spurenstoffelimination, wie Prof. Andrea Iris Schäfer, zu berichten wusste. Nanomaterialien bieten viele Anwendungsmöglichkeiten in der Wassertechnik. Sie stehen aber in Konkurrenz zu relativ preiswerten und etablierten Materialien wie Aktivkohle oder üblichen Membranverfahren. "Es müsste mehr Werbung dafür gemacht werden, dass Nanotechnik viele Vorteile wie große Oberflächen, hohe Flexibilität u.v.m. aufbietet, die eigentlich noch zu wenig genutzt werden", war die einhellige Meinung der Fachleute. Nanomaterial in der Umwelt Mit eventuellen Problemen in Zusammenhang mit Nanotechnik beschäftigten sich die folgenden drei Vorträge. Dr. Ralf Kägi, EAWAG, und Dr. Fadri Gottschalk, ETSS Gottschalk & Co., waren extra aus der Schweiz angereist, um über die Toxizität und Ausbreitungswege von Nanopartikeln zu referieren. Sie bestätigten, dass eingesetzte Silber-Nanopartikel komplett sulfidisiert werden. Sie gehen somit in einen Zustand über, in dem von den Partikeln keine Gefährdung für Mensch und Umwelt ausgeht. Allerdings kann es laut Dr. Kägi zu einer Wiederfreisetzung durch beispielsweise die Verbrennung von Klärschlamm kommen. Ihr Wissenschaftskollege Jonas Baumann von der Universität Bremen untersuchte Eisennanopartikel, die erfolgreich zur Bodensanierung eingesetzt werden und ihre potenzielle Wirkung auf Kleinstorganismen wie beispielsweise Wasserflöhe. Ein Problem, die Ausbreitungspfade von Nanopartikeln in der aquatischen Umwelt zu verfolgen, liegt beispielsweise in der nicht ausreichenden Datengrundlage. "Es sind noch nicht einmal genaue Zahlen zu den Produktionsmengen bekannt", beklagte Dr. Gottschalk. Brennpunktthema: Mikroplastik Große Erwartungen hatten die Beteiligten bereits im Vorfeld an das Brennpunktthema "Mikroplastik". Die drei Vorträge lieferten einen guten Überblick über den Stand der wissenschaftlichen Arbeiten – zunächst gab es eine Zusammenfassung der vorhandenen Fakten von Ralf Bertling, Fraunhofer UMSICHT, dann folgte die Sicht der Behörden durch Maren Heß vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz (LANUV) sowie der Blickwinkel der Wissenschaft durch Prof. Christian Laforsch von der Universität Bayreuth, der die Forschung auf diesem Gebiet in Bayern und Baden-Württemberg leitet. Fraunhofer UMSICHT hingegen wird in NRW aktiv: In Kooperation mit dem Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) in Duisburg, dem Wupperverband und in enger Abstimmung mit dem LANUV sollen wissenschaftlich Untersuchungen in Kläranlagen in NRW Aufschluss über die Problematik des dort vorhandenen Mikroplastiks bringen. Die einhellige Auffassung ist, dass sich zwar nachweislich sehr viel Plastik und Mikroplastik sowohl in den Meeren und Ozeanen wie auch in Flüssen befindet. Es gibt aber trotz 19 vorliegender Studien immer noch zu wenig verlässliche und vergleichbare Analysen, auf denen eine weitergehende Strategie aufgebaut werden kann. Dies soll kurz- bis mittelfristig durch bessere Kooperation verbessert werden. Einen großen Teil dazu trägt Fraunhofer UMSICHT mit der gerade entstehenden Internetplattform "Initiative Mikroplastik" bei. Hier werden Forschungsergebnisse und sonstige Informationen veröffentlicht, sodass eine gute Vernetzung vereinfacht wird. Es wird die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet: Vermeidung, Substitution, Eintrags- und Abbauwege sowie Entsorgung – sowohl in Binnengewässern als auch in den Meeren. Blick nach oben Den Abschluss von "nANO meets water" bildete ein Vortrag von Prof. Johannes Feitzinger mit dem Titel "Woher kommt das Wasser im Universum und wie kommt es auf die Erde?". Der Physiker und Astronom der Ruhr-Universität Bochum beschrieb anschaulich und auch visuell sehr eindrucksvoll den Weg des Wassers aus dem Universum auf die Erde, begleitet von spektakulären Ein- und Ausblicken in den Weltraum.
Electronmicrograph - An electron micrograph of the dual-type nanowire array. Several applications The new fabrication process has many phases. First, gold nanoparticles are spread on a substrate. Next, the substrate is coated with silicon oxide, into which small holes are then patterned using electron beam lithography. In the first step of growth, (SAE), nanowires grow from where the holes are located, after which the silicon oxide is removed. In the second phase different types of nanowires are grown with the help of the gold nanoparticles (VLS). The researchers used metalorganic vapor phase epitaxy reactor in which the starting materials decompose at a high temperature, forming semiconductor compounds on the substrate. 'In this way we managed to combine two growth methods into the same process', says doctoral candidate Joona-Pekko Kakko. 'We noticed in optical reflection measurements that light couples better to this kind of combination structure. For instance, a solar cell has less reflection and better absorption of light', Huhtio adds. 
Nanowire structure - Initially the substrate is prepared by depositing Au nanoparticles on it and covering it with a hole-patterned oxide. The first nanowires grow from these holes and after the oxide is removed, the other type of nanowires are grown via the deposited nanoparticles. The resulting dual-type array is presented on the electron micrograph on the right. In addition to solar cells and LEDs, the researchers also see good applications in thermoelectric generators. Further processing for component applications has already begun. Nanowires are being intensely researched, because semiconductor components that are currently in use need to be made smaller and more cost-effective. The nanowires made out of semiconductor materials are typically 1-10 micrometres in length, with diameters of 5-100 nanometres.