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Materialversorgung

Granulat: Forscher bändigen elektrostatische Aufladung

Kunststoffgranulat lässt sich während des Transports durchaus bändigen, sodass keine elektrostatische Aufladung entsteht; das beweisen Forscher der PTB.

Die elektrostatische Aufladung von Pulverteilchen kann gefährlich sein, wenn dadurch sogar Funken entstehen. Das kann zu Staubexplosionen führen. Doch lässt sich die elektrostatische Aufladung von Granulat, beispielsweise beim Strömen durch eine Rohrleitung, überhaupt verhindern? Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) haben nun den Schlüssel dafür gefunden. Die Lösung liegt darin, die Fließmechanismen zu kontrollieren. Ein neues Simulationstool und die daraus gewonnenen Erkenntnisse eröffnen neue Wege, die Sicherheit industrieller Pulverprozesse zu gewährleisten. Die in Physical Review Letters veröffentlichte Studie ist das vorläufige Ergebnis des Projekts „Preventing Explosions: How do Powder Flows Electrify?“ gefördert durch den Europäischen Forschungsrat.

Turbulenzen reduzieren elektrostatische Aufladung

Wenn Partikel aus dem gleichen Material, aber unterschiedlicher Größe zusammenstoßen, können sie sich in gefährlichem Ausmaß bipolar aufladen, das bedeutet, dass die ursprünglich elektrisch neutralen Teilchen einen negativ und einen positiv geladenen Pol entwickeln. „Wir haben festgestellt, dass Turbulenzen die Pulveraufladung drastisch reduzieren können. In Zukunft können unsere Erkenntnisse zu sichereren Konstruktionen von Rohren, Schläuchen und Rohrleitungssystemen führen“, erklärt Dr. Simon Jantac, Wissenschaftler in der PTB. Möglich wurde diese Entdeckung, die weltweit für mehr Sicherheit in der pulververarbeitenden Industrie sorgen könnte, durch ein in der PTB entwickeltes Simulationstool. Es verknüpft erstmals das bislang fragmentierte Wissen aus Turbulenzforschung, Partikeltechnologie und Elektrostatik.

Dieser multiphysikalische Ansatz sorgt für einen neuen Blickwinkel auf die größenabhängige bipolare Pulveraufladung. Ein wichtiger Aspekt: Turbulenzen, also Verwirbelungen beim Schütten oder Fließen von Pulver, sorgen dafür, dass Teilchen unterschiedlicher Größe voneinander getrennt werden, somit seltener kollidieren und in der Folge viel weniger elektrische Aufladung geschieht. Die vorgestellte Berechnungsmethode und die Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zur Lösung eines kritischen Problems der industriellen Prozesssicherheit.

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Ziel ist ein Open-Source-Werkzeug

Langfristiges Ziel des Forschungsprojekts ist, ein Open-Source-Werkzeug bereitzustellen, das die Vorhersage, Bewertung und Begrenzung elektrostatischer Ladungen ermöglicht. Es soll nicht nur Unfälle in Industrieanlagen verhindern, sondern auch helfen, die Physik anderer Arten von elektrisierenden Pulverströmen zu verstehen. sk

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