Millionenförderung für neues Explosionsschutzprojekt an der PTB

Der Preisträger und Projektleiter Dr. Holger Großhans / Quelle PTB

PTB-Nachwuchswissenschaftler Holger Großhans erhält ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrates – 1,5 Millionen Euro über fünf Jahre.

Staub ist eine explosive Sache: Allein in Deutschland ereignet sich etwa alle zehn Tage eine Staubexplosion, hervorgerufen durch elektrostatische Aufladung. Mit einem hochdotierten Förderpreis des Europäischen Forschungsrates (European Research Council, ERC) erhält der habilitierte Ingenieur Holger Großhans an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) jetzt die Chance, in einem fünfjährigen Projekt eine jahrhundertealte wissenschaftliche Fragestellung zu lösen: nämlich die Frage, unter welchen Bedingungen sich Partikel elektrisch aufladen und wie man das verhindern kann. Dafür will Großhans ein neues Open-Source-Tool für die Berechnung elektrostatischer Aufladungen und ein neuartiges Verfahren zur Messung von Pulverströmungen entwickeln. Innerhalb des interdisziplinären Projekts wird erstmals das Zusammenspiel von Strömungsmechanik, Materialwissenschaft und Elektrostatik detailliert untersucht. Ziel ist die Vorhersage, Evaluierung und Begrenzung elektrostatischer Aufladungen.

Dass Materialien bei Kontakt ihre Ladung weitergeben, wusste man schon vor mehr als 2000 Jahren, und große Physiker wie Michael Faraday und Benjamin Franklin waren von dem Phänomen fasziniert. Heute wird die Triboelektrizität (die Weitergabe von Ladung durch Kontakt) in vielen industriellen Anwendungen wie etwa der Pulverbeschichtung, in Laserdruckern oder beim triboelektrischen Sortieren von Kunststoffmüll genutzt. Dabei nutzt man aus, dass sich die Flugbahn aufgeladener Teilchen (des Toners im Laserdrucker, des Autolackes oder vieler anderer Stoffe) mithilfe eines angelegten elektrischen Feldes beeinflussen und die Partikel somit präzise an ihren gewünschten Ort bringen lassen. Doch vor allem beim schnellen pneumatischen Pulvertransport kommt es immer wieder zu Unfällen. „Bislang war nicht gut genug bekannt, wie diese Unfälle entstehen und wie sie sich verhindern lassen“, erläutert Holger Großhans. „Man weiß zwar, dass sich Pulverströmungen aufladen – warum und wie stark, ist aber unbekannt“ Das will der PTB-Wissenschaftler jetzt ändern.

Mit den 1,5 Millionen Euro des ERC Starting Grant will Großhans eine Projektgruppe aus voraussichtlich vier Doktoranden und einem Postdoc (sowie ihm selbst) aufbauen. In den fünf Jahren Laufzeit des Projektes, das den Namen PowFEct erhalten soll, werden einerseits genaue Ladungsmessungen an Einzelpartikeln und Pulvern durchgeführt. Dabei kommt sein neuentwickeltes Messverfahren zum Einsatz, mit dem es möglich ist, die elektrische Aufladung von Pulver online, also direkt an der Strömung, zu messen. Andererseits soll ein innovatives Simulationsprogramm erstellt werden. „Unser Hauptziel ist es, ein interdisziplinäres Tool zu entwickeln, das die Gleichungen der Strömungsmechanik, der Elektrostatik und der Triboelektrizität simultan löst“, erklärt Großhans. Sein Augenmerk gilt dabei nicht nur dem Explosionsschutz. „Wir betreiben Grundlagenforschung und versprechen uns davon ein besseres Verständnis der Prozesse in diversen technischen Anwendungen.“ Zudem könnten die Erkenntnisse der Klimaforschung nützen. Schließlich laden sich Staubstürme elektrostatisch auf, was nicht nur zu dramatischen Blitzen führt, sondern auch das globale Klima beeinflusst.

Grundlagenforschung und Interdisziplinarität sind zwei Charakteristika der vom Europäischen Forschungsrat (ERC) geförderten Projekte. Mit dem ERC Starting Grant, einem der renommiertesten Preise der Europäischen Union, werden junge Forschende unterstützt, die einige Jahre nach ihrer Promotion eine Arbeitsgruppe oder ein Projekt starten wollen. Holger Großhans ist der erste PTB-Wissenschaftler, der diesen Preis erhält.
es/ptb

Ansprechpartner
PD Dr. habil. Holger Großhans, Leiter der PTB-Arbeitsgruppe 3.51 „Analyse und Simulation im Explosionsschutz“, Telefon: (0531) 592-3510, E-Mail: holger.grosshans(at)ptb.de

Autor: Erika Schow

Erika Schow
Wissenschaftsredakteurin
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, PÖ
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