Лазерный мир

Проект, финансируемый Федеральным министерством образования и науки Германии (BMBF), использует технологию лазерного сверления, разработанную Fraunhofer ILT, в рамках своих усилий по фильтрации микропластиков из сточных вод.

Проект SimConDrill, координируемый экспертами по фильтрации воды Klass Filter, включает Fraunhofer ILT, Laser Job, поставщика лазерных систем Lunovu и разработчика программного обеспечения OptiY.

В настоящее время проект номинирован на премию Green в рамках фестиваля Greentech 2020 года, который был инициирован группой инженеров вместе с бывшим чемпионом мира Формулы 1 Нико Росбергом.

Цель проекта — решить общепризнанную проблему переноса микропластиков в сточные воды и их накопления в окружающей среде.

Исследование, проведенное в Институте экологических, безопасных и энергетических технологий им. Фраунгофера (UMSICHT), показало, что 333 000 тонн микропластиков выбрасывается в окружающую среду каждый год только в одной Германии, но исследователи до сих пор выясняют, какое влияние это может оказать на людей и окружающую среду.

Микропластики нелегко отфильтровывать из сточных вод, отчасти потому, что существующие очистные сооружения не предназначены для обработки частиц такого маленького размера. SimConDrill был запущен в январе 2019 года для разработки прочного фильтрующего модуля, подходящего для дооснащения стандартными циклонными фильтрами, позволяющими им удалять микрочастицы из жидкости с помощью центробежной силы.

«Этот фильтр оснащен специальной металлической фольгой, которая очень точно сверлится с помощью инновационной лазерной технологии», — прокомментировал Fraunhofer ILT на церемонии запуска проекта. «Требования к фильтрам высоки и требуют, чтобы максимально возможная часть площади фильтра была занята отверстиями».

Многолучевая система сверления

Лазерное сверление конических пор является ключевой операцией, согласно проекту. Обычные циклонные фильтры используют металлические пленки с отверстиями размером около 100 микрон, но для сбора микропластиков требуется, чтобы этот параметр был уменьшен на порядок.

Используя мощные пикосекундные и фемтосекундные лазерные источники, в рамках проекта была разработана платформа, способная создавать отверстия диаметром 10 микрон, просверленные в листах стали толщиной 0,2 миллиметра.

Рис. фильтр для очистки и удаления микрочастиц пластика из сточных вод

Расширение производства листов с лазерным сверлением теперь станет ключевым шагом, и консорциум изучает возможность использования многолучевых систем обработки с 100 параллельными пучками. Однако это создает свои проблемы, так как это может привести к расплавлению или деформации фильтрующей пленки. Моделирование процессов и поточные системы управления, разработанные Fraunhofer ILT и OptiY, направлены на преодоление этого препятствия.

Следующим шагом в проекте, который запланирован на июнь 2021 года, станет расширение процесса промышленного использования. Исследователи уже преуспели в интеграции некоторых из просверленных испытательных пленок в рабочие циклонные фильтры и начали функциональные и поточные испытания, согласно SimConDrill. Группа намерена оптимизировать свои операции сверления и построить прототипы фильтров в течение 2020 года, а затем в 2021 году установить испытательный блок на канализационную установку.

«Хотя модуль фильтра разрабатывается и тестируется для очистных сооружений, он также может быть адаптирован для мобильного использования в транспортных средствах для очистки канализационных сетей или для частных домохозяйств», — прокомментировала команда.

«Микропластики, отфильтрованные из воды, могут быть собраны с циклонного фильтра и затем переработаны, а сам фильтр сконструирован таким образом, чтобы быть долговечным, а не одноразовым».

Источник: https://optics.org/news/11/1/40