Youtube-Video zur Zusammenarbeit des NRW.Europa-Teams

Wer sich mit Materialien beschäftigt, die nicht einmal unter einem normalen Elektronenmikroskop zu sehen sind, braucht viel Geduld und Leidenschaft, bis sie in der realen Welt ankommen. Überzeugt von der Zukunft der Carbon-Nanomenbranen, den CNMs, ist der studierte Physiker Dr. Albert Schnieders, und so war die Gründung der CNM Technologies GmbH im Jahr 2011 nur ein konsequenter Schritt. Vor allem rund um das Thema Wasser sieht er enorme Potenziale: „Unser Fokus liegt auf der Entwicklung von Membranen zur Wasserfiltration mit bisher nicht erreichbaren Trenneigenschaften. Sie vereinen eine extrem hohe Durchlässigkeit für Wasser bei gleichzeitig fast vollständiger Undurchlässigkeit für alle anderen Stoffe. Verhindert wird insbesondere der Transport von Salzen und kleinen organischen Molekülen wie Alkohol oder Harnstoff – häufig ein Problem für existierende Filtersysteme.“

Entwickelt wurde die CNM, die all dies kann, in der Arbeitsgruppe um Prof. Armin Gölzhäuser an der Uni Bielefeld. Um sie nutzbar zu machen, braucht es allerdings eine Art Trägerfolie, die unter anderem für die Stabilität der Membran sorgt, die lediglich ein Millionstel Millimeter dünn ist. Diese hat CNM Technologies entwickelt und patentiert.

Was man in zwei Anwendungsfeldern konkret damit machen kann, wird gerade in dem im August 2020 gestarteten Horizont-2020-Forschungsprojekt „Water separation revolutionized by ultrathin carbon nanomembranes“ (Revolutionierte Wasserabspaltung durch ultradünne Kohlenstoff-Nanomembranen), Kurztitel: „ITS-THIN“ erforscht, das von der Uni Bielefeld koordiniert wird. Forschungsgegenstand sind die Filtermöglichkeiten für Reinstwasser und Getränkekonzentrate. Für erstere sollen die CNMs wie Siebe für Moleküle arbeiten und Wasser mit möglichst wenig gelösten Stoffen, wie Salzen und Verunreinigungen, herausfiltern. Im zweiten Themenfeld geht es um „kalte Konzentration“ von Flüssigkeiten wie Säften oder Kaffee ohne die heute übliche Erhitzung. Eingespart werden könnte damit eine Menge Energie und auch die Transportmengen sollen mit dem neuen Verfahren erheblich reduziert werden.
 

„Wir sehen bei der Anwendung der CNMs in der Praxis ein riesiges Potenzial auch zum Thema Nachhaltigkeit. Natürlich gibt es bereits Filtermembrane. Aber unsere soll deutlich besser sein und für den Endnutzer wirtschaftlich attraktiv. Das schaffen wir zum Beispiel durch geringere Folgekosten, wenn in einem einfachen Filtrationsverfahren Schwermetalle oder Medikamentenrückstände aus aufbereitetem Abwasser oderentsalzten Meerwasser entfernt werden kann, um beispielsweise daraus Trinkwasser zu machen Für uns passt es also perfekt, wenn die EU-Nachhaltigkeitsziele rund um den Green Deal eine immer größere Rolle bei der Einwerbung von Fördermitteln spielen“, sagt Schnieders.

NRW.Europa-Unterstützung bei der Einwerbung von Fördermitteln

Kurz nach dem Start des Wasserprojektes nutze Schnieders eine Intensivberatung durch den ZENIT-Förderexperten Tim Schüürmann zum Förderprogramm „FET Innovation LaunchPad“. Dessen Ziel ist es, Forschungsergebnisse aus noch laufenden oder kürzlich abgeschlossenen EU-Projekten zur Marktreife zu bringen. Gefördert werden beispielsweise Marktbeobachtungen oder -studien, die Anbahnung von Industriekontakten oder die Sicherung von Patenten.

Nach der erfolgreichen Antragsstellung konnte CNM Technologies unter dem Projektnamen CNergy neun Monate lang das Potenzial von CNM-Kompositmembranen in Batterie- und Brennstoffzellenanwendungen bewerten. Dafür schaute man sich unter anderem an, wo genau die Probleme innerhalb der Branche liegen, experimentierte und erstellte eine Machbarkeitsstudie. Weil CNMs eine hohe Protonen- und Lithiumionen-Durchlässigkeit haben und zur Verdopplung der Lebensdauer von symmetrischen Li-Metall-Zellen beitragen, sieht Schnieders ein enormes Potenzial. „Kombiniert man nämlich diese Erkenntnisse mit unserem Knowhow, großflächige CNM-Verbundmembranen herzustellen, entsteht eine völlig neue Technologie: die Verwendung ultradünner CNMs als Separatormembranen in Metallbatterien der nächsten Generation oder Protonenaustauschmembranen (PEM) in Batterie- und Brennstoffzellenanwendungen. Dünnere Membranen versprechen einen schnelleren und selektiveren Ionentransport, was zu kleineren, leistungsfähigeren und zuverlässigeren Energiespeichern führt. Genau diese Möglichkeiten haben wir im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts erforscht“, fasst Schnieder die Projektergebnisse zusammen.

Weil das Unternehmen über ein breites Patent-Portfolio verfüge und in einem engen Netzwerk von Entwicklungspartnerschaften mit angesehenen Instituten, Universitäten und Industrielaboren in mehreren europäischen Ländern zusammenarbeite, sei es für die Zukunft bestens aufgestellt.

„Ich freue mich schon jetzt auf die weitere NRW.Europa-Unterstützung und Beratung für Folgeprojektanträge. Für Deep-Tech-Unternehmen wie uns gibt es Förderprogramme, die das Team ganz genau kennt und uns damit hilft, die nächsten Schritte zu gehen und unser Ziel, ein wichtiger Teil der Wertschöpfungskette rund um die Anwendung von Carbon-Nanomembranen zu werden, zu erreichen.“

Dr. Albert Schnieders, Geschäftsführer der CNM Technologies GmbH.


Kontakt zum Unternehmen:

CNM Technologies GmbH

Kontakt zu NRW.Europa:

Tim Schüürmann
ZENIT GmbH / Enterprise Europe Network
für Nordrhein-Westfalen NRW.Europa
Telefon: 0208 30004 28
zenit.de

Bildunterschrift:
In Bielefeld arbeiten Albert Schnieders (rechts) und sein Team daran, die dünnsten „Polymerfolien“ der Welt fit zu machen für die industrielle Anwendung.