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05. November 2021

Durchbruch mit Porometric: Reifenabrieb auf der Spur

Ein Drittel der gesamten jährlichen Mikroplastik-Emissionen gehen auf das Konto von Reifenabrieb. Im vom BMBF geförderten Projekt RAU - Reifenabrieb in der Umwelt entwickelte GKD einen Probenahmekorb, der in jeden Gully eingesetzt werden kann. Mit seiner Hilfe lassen sich die mit dem Straßenablauf einfließenden Partikelfrachten erheben.

Der Korb besteht aus einer von gängigen Laubfangkörben abgeleiteten Konstruktion, die modular mit Siebpfannen bestückt wird. Sechs Siebpfannen mit unterschiedlichen Porenöffnungen bilden eine Siebkaskade. Diese wird nach einem Regenschauer komplett dem Korb entnommen und zur DIN-konformen Fraktionierung der Partikelfrachten in einen Rüttelturm eingesetzt. Für die Auslegung des Korbs und der Siebkaskade lagen GKD zu Projektbeginn keinerlei Vordaten vor, sodass denkbare Strömungsführungen im Korbbau nur per Simulation ermittelt werden konnten. Auch gewebespezifische Durchflussmengen in Abhängigkeit der Einstauhöhen konnten nur hypothetisch berechnet werden. Auf Basis dieser Annahmen baute GKD im hauseigenen Filterbau einen ersten Prototypen des Korbs.

Die auf faktische Messungen bezogene konkrete Entwicklung und kontinuierliche Optimierung erfolgte im Rahmen des weiteren dreijährigen Projektverlaufs – am Teststand der Technischen Universität Berlin und in anschließenden Praxistests an zwölf verschiedenen Messstellen auf Berliner Straßen. Hierbei zeigte sich, dass beim Straßenablauf das Feinstsieb entscheidend für den gesamten Durchfluss ist. Den Durchbruch brachte der Einsatz des dreidimensionalen Porometric-Gewebes von GKD: Mit deutlich höherer Schmutzaufnahmekapazität und exzellenten Durchflusseigenschaften ermöglichte dieser Gewebetyp den geforderten reibungslosen Ablauf. Von zentraler Bedeutung für den Projekterfolg war zudem die für Porometric-Gewebe typische, unübertroffen gute Abreinigung, da die abgereinigten Stoffe das gesuchte Probenmaterial darstellen. Die Ergänzung einer plissierten Geweberonde auf jedem Sieb, die in der Funktion eines Vorfilters grobe Feststoffe wie Laub zurückhält, unterstützt den rückstaufreien Durchfluss bei geforderter Gewebeabfolge und -feinheit in der Siebkaskade. Die in den Tests am häufigsten eingesetzte Siebkaskade besteht aus sechs Siebpfannen mit Gewebeöffnungen in den Größen 1.000, 500, 250, 125, 63 und 20 Mikrometer. Da die größte Feststofffracht allerdings erfahrungsgemäß im Bereich von 125 bis 63 Mikrometern anfällt, werden die Siebe mit diesen Porengrößen fallbezogen auch doppelt gewählt.

Entsprechend positiv fällt das Fazit zum Abschluss des Forschungsprojektes aus: Bei allen relevanten Rahmenbedingungen wie Wetter, Durchflussmengen und Feinheiten bis 20 Mikrometer erfüllt der Probenahmekorb die an ihn gestellten Erwartungen. Insbesondere für nasse Umweltproben und schwache Regenereignisse ist er Mittel der Wahl. Während bisher übliche Systeme nur Teilproben ziehen konnten, beprobt er Regenereignisse von der ersten Sekunde an. Da der Korb durch ein zusätzlich integriertes Pumpmodel neben der definierten Feststoffprobennahme auch eine repräsentative Teilprobe gelöster Feststoffe zieht, vermittelt er den untersuchenden Stellen ein Gesamtbild der jeweils eingetragenen Stoffe.

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