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Der Umwelt zuliebe: Wissenschaftler*innen der Bergischen Uni erforschen Staubentwicklung in der Schüttgutverarbeitung

Ohne Staubentwicklung ist die Verarbeitung von Schüttgut, wie beispielsweise Sand, Mehl oder Granulat, nicht möglich. Gerade unter den Aspekten des Umwelt-, Gesundheits- und Explosionsschutzes ist es daher wichtig, das jeweilige Ausmaß der Staubemissionen beurteilen zu können. Messungen an derartigen Staubquellen sind jedoch aufwendig und schwierig. Hier setzt ein Forschungsprojekt an, das das Institut für Partikeltechnologie der Bergischen Universität Wuppertal unter Leitung von Prof. Dr. Eberhard Schmidt gemeinsam mit Kolleg*innen der TU Berlin durchführt. Ziel der Wissenschaftler*innen ist eine bessere Prognose der Staubfreisetzung bei Beanspruchung von Schüttgut und damit einhergehend die Anpassung bisher geltender Richtlinien. Von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF) erhält die Bergische Uni eine Förderung in Höhe von rund 250.000 Euro.

Die Staubentwicklung von Schüttgut, wie beispielsweise Mehl, steht im Fokus der Wissenschaftler*innen.
Foto Colourbox

„Staubemissionen entstehen in der Industrie bei verschiedensten Handhabungen von Schüttgütern und können oftmals nur grob über ihrem Quellgebiet eingegrenzt werden. Tatsächliche Rückschlüsse auf das Staubungsverhalten des Schüttguts sind also nur bedingt möglich, wohingegen die gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der einzuhaltenden Grenzwerte von Feinstäuben stetig ansteigen“, erklärt Nadja Schwindt, Wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Partikelforschung. Für die Sicherheit von Mensch und Natur müssen genauere Messungen her.

Im Projekt verzahnen die Forschungspartner numerische (Berlin) und experimentelle (Wuppertal) Untersuchungen miteinander. „Um einen guten Abgleich zwischen Simulationen und Experimenten zu erhalten, nutzen wir bei den Untersuchungen ein speziell entwickeltes Referenzmaterial, das wir auf Ebene seiner einzelnen Partikeln betrachten. Hierbei analysieren wir die Ablösevorgänge in Abhängigkeit des Energieeintrags, also je nach Beanspruchung des Materials. Auf dieser Basis können wir schleßlich die Staubfreisetzung für Schüttgüter bestimmen“, so Schwindt. Aufgabe der Wuppertaler*innen ist es, mit entsprechenden Verfahren den an der Schüttgutpartikel aufgelösten Staub experimentell zu analysieren und die Erkenntnisse in eine zur Berechnung geeignete Staubablösefunktion zu überführen.

Diese ermöglicht, bei Kenntnis der notwendigen stoffspezifischen Eigenschaften, schließlich auch Rückschlüsse auf die Ablösung aus einem größeren Partikelkollektiv und damit Aussagen zur Staubfreisetzung, die für die industrielle Praxis relevant sind. „Im Erfolgsfall können wir für verschiedene Anwendungsfälle bestehende Richtlinien um Rechenvorschriften erweitern bzw. für bestimmte Vorgänge, die bislang gar nicht Teil der Richtlinien sind, erstmals Rechenvorschriften aufstellen“, fährt Schwindt fort. Letzteres ist bislang zum Beispiel noch für Übergabe- und Abwurfstationen an Förderbändern oder -rinnen in verschiedensten Industriezweigen der Fall. Kleine und Mittelständische Unternehmen (KMU) könnten die dann wissenschaftlich abgesicherten Ablösefunktionen direkt nutzen, um die Vorhersage von Staubemissionen im industriellen Kontext signifikant zu verbessern.

Kontakt:
Nadja Schwindt, M.Sc.
Institut für Partikeltechnologie
Telefon 0202/439-1531
E-Mail schwindt{at}uni-wuppertal.de