Neue Entwicklungen, z.B. in der Nanotechnologie, Membrantechnologie, Energietechnik, bieten interessante Perspektiven für eine nachhaltige und effizientere Materialnutzung, Verminderung und Vermeidung von Problemstoffen, Ersatz von toxischen Substanzen durch umweltfreundlichere Verbindungen sowie Einsparmöglichkeiten von Energie, Rohstoffen und Chemikalien.

Für elektrisch leitfähige Polymere besteht in der Umwelttechnik eine Vielzahl an potentiellen Einsatzmöglichkeiten. z.B. als Katalysatoren, im Korrosionsschutz oder Antifoulinganstrichen bei Schiffen. Der Wirkungsmechanismus bei letzteren beruht im wesentlichen auf der Elektrolyse von Wasser. Voraussetzung ist ein elektrisch leitfähiger äußerer Anstrich, der mit einem schwachen Gleichstrom durchflossen wird. Das Hauptproblem erscheint die Herstellung (und die Kosten) der leitfähigen Anstriche.

Weitere Einsatzgebiete für elektrisch leitfähige Polymere sind die Entwicklung von leitfähigen Ionenaustauschern und schwermetallspezifischen Sensoren. Als Beispiel für eine Anwendung von elektrisch leitfähigen Polymeren in der Umwelttechnik seien hier Membranverfahren erwähnt, welche als zukunftsträchtige Systeme zur Abwasserreinigung gelten. Durch den Einsatz von Membranen können mit geringem Aufwand von Gasen und Flüssigkeiten sowohl Festkörper als auch andere Gase/Flüssigkeiten getrennt werden. Hierbei ist es möglich, nicht nur gezielt einen bestimmten Stoff zu entfernen sondern auch ganze Fraktionen in Abhängigkeit ihrer Molekül- oder Partikelgröße abzutrennen. Im Vergleich zu anderen Trennverfahren wie beispielsweise der Fällung, Flockung und Sedimentation bestechen Membranverfahren durch ihren geringen Aufwand, welcher sich auch in erhöhter ökonomischer Effizienz niederschlägt.

Dieser ökonomische Vorteil wird derzeit noch in einem nicht unwesentlichem Maße durch das Auftreten von Fouling auf den Membranen gemindert. Unter Fouling versteht man in diesem Zusammenhang die Bildung einer Deckschicht auf der Membranoberfläche, welche den Durchfluss durch die Membran behindert oder gänzlich zum Erliegen bringt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Betriebskosten bei Membranprozessen in der Hauptsache von den Parametern "Durchfluss", "Rückhalt" und "Wartungsintervall" abhängen, wird klar, dass Fouling die Wirtschaftlichkeit der Verfahren deutlich erniedrigt.

Man unterscheidet vier unterschiedliche Fouling-Arten bei Membranen:

• Scaling: Durch die selektive Wirkung der Membran erfolgt eine Aufkonzentrierung der zurückgehaltenen Inhaltsstoffe an der Feed-Seite der Membran. Wird bei gelösten Stoffen die Löslichkeitsgrenze im Lösungsmittel überschritten, so beginnen diese auszufallen und bilden eine kristalline Deckschicht auf der Membranoberfläche.

• Organisches Fouling: Anlagerung von organischen Molekülen auf der Membranoberfläche.

• Partikelfouling: Ungelöste suspendierte Partikel im Feed-Strom, welche nicht mittels einer Vorbehandlung abgefiltert worden sind, lagern sich auf der Membranoberfläche ab. Zu diesen Partikeln gehören Ton, Huminstoffe, Kolloide usw.

• Biofouling: Mikroorganismen setzen sich auf der Membranoberfläche fest, vermehren sich und bilden einen Film aus extrazellularen polymeren Substanzen, welcher einen erhöhten Fließwiderstand sowohl für den Durchstrom als auch den Querstrom darstellen. Zusätzlich können die Mikroorganismen auch das Membranmaterial schädigen, die sogenannte mikrobiell induzierte Korrosion.

Eine bisher bei Membranen nicht beachtete Möglichkeit speziell die beiden letztgenannten Fouling-Arten zu verlangsamen, wenn nicht zu verhindern, könnte das Anlegen eines elektrostatischen Feldes sein. Kolloide wie auch Mikroorganismen tragen eine elektrostatische Ladung, welche von einer gleich geladenen Oberfläche abgestoßen wird. Ein Annähern dieser Objekte an die Membranoberfläche könnte hierdurch theoretisch verhindert werden. Bisherige Untersuchungen beispielsweise betreffend Biofouling auf Schiffsanstrichen zeigten diesbezüglich positive Resultate.

Im Rahmen des Projektes wird zunächst beispielhaft für den Einsatz elektrisch leitfähiger Polymere in der Umwelttechnik die Membrantechnologie herangezogen. Erstes Ziel des Vorhabens ist die Herstellung einer Umkehrosmosemembran aus vernetztem aromatisiertem Polyamid mit "konkurrenzfähigen" Eigenschaften. Danach wird der Syntheseprozess in der Art modifiziert, dass unterschiedliche elektrisch leitfähige Partikel zu einer ausreichenden elektrischen Leitfähigkeit des Verbundwerkstoffs führen, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen. Anschließend werden die resultierenden relevanten Eigenschaften für den Membranprozess als auch die Antifoulingeigenschaften charakterisiert. Zweites Ziel ist dann die theoretische Beschreibung der Zusammenhänge zwischen Werkstoffstruktur, elektrischer Leitfähigkeit und den genannten Eigenschaften, bevor bei erfolgreichem Einsatz die Übertragung der Ergebnisse auf andere Systeme erfolgt.