Premier filtre microplastique percé au laser testé dans une station d’épuration

Combattre les microplastiques avec des lasers

59 millions de trous dans la plaque filtrante du premier filtre percé au laser pour la filtration des microplastiques des eaux usées municipales. Crédit : Fraunhofer ILT, Aix-la-Chapelle

Jusqu’à présent, les stations d’épuration n’étaient pas en mesure de filtrer suffisamment les minuscules microplastiques dans les eaux usées, mais cela pourrait bientôt changer : le premier filtre microplastique percé au laser est testé dans une station d’épuration. Il contient des feuilles avec des trous extrêmement petits de seulement 10 micromètres de diamètre. La technologie pour percer efficacement des millions de tels trous a été développée à l’Institut Fraunhofer pour la technologie laser ILT, et maintenant les ingénieurs de l’institut développent la technologie laser à impulsions ultra courtes (USP) dans la gamme des kW. Les visiteurs peuvent en savoir plus sur le filtre microplastique et les lasers à impulsions ultra courtes sur le stand Fraunhofer A6.441 au Laser World of Photonics.

Aujourd’hui, la durabilité n’est pas une option, mais bien plus une obligation, quelle que soit la technologie en cours de développement. En conséquence, l’industrie du laser utilise de plus en plus la technologie USP pour améliorer la durabilité dans de nombreux projets. Les lasers sont déjà utilisés pour augmenter l’efficacité de la technologie de l’hydrogène et pour générer des boîtiers de batterie absolument étanches dans les applications d’électromobilité.

Dans le cadre du projet SimConDrill financé par le BMBF, Fraunhofer ILT s’est associé à des partenaires industriels pour construire un filtre qui, pour la première fois, peut éliminer les microplastiques des eaux usées. “Notre défi consistait essentiellement à percer autant de trous que possible, aussi petits que possible, dans une feuille d’acier dans les plus brefs délais”, explique Andrea Lanfermann, chef de projet chez Fraunhofer ILT.

Usine de filtration mobile dans une station d’épuration

Ceci a été réalisé. Après le développement du procédé chez Fraunhofer ILT, les experts de LaserJob GmbH ont percé 59 millions de trous d’un diamètre de 10 micromètres dans une feuille filtrante, créant ainsi un prototype de filtre. Les chercheurs de Fraunhofer collaborent également avec trois autres entreprises sur ce projet ambitieux. En plus du coordinateur du projet KLASS Filter GmbH, LUNOVU GmbH et OptiY GmbH sont également impliqués.

Entre-temps, les feuilles métalliques percées au laser ont été installées dans le filtre cyclone breveté de KLASS Filter GmbH et soumises à des tests approfondis. Lors du premier test, la poudre fine des imprimantes 3D a été filtrée de l’eau contaminée. L’installation est actuellement testée en conditions réelles dans une station d’épuration.

Combattre les microplastiques avec des lasers

Dans le filtre microplastique, les films avec les microtrous sont fixés sur une grille plus grossière afin qu’ils ne se déchirent pas sous la pression de l’eau. Crédit : Fraunhofer ILT, Aix-la-Chapelle

La connaissance des processus est la clé

Percer des millions de trous les uns après les autres prend du temps, mais peut être fait plus rapidement avec le procédé multifaisceaux, dans lequel une matrice de faisceaux identiques est générée à partir d’un faisceau laser via un système optique spécial. Fraunhofer ILT a utilisé ce processus avec un laser à impulsions ultracourtes (TruMicro 5280 Femto Edition) pour percer des trous simultanément avec 144 faisceaux. La base de ces applications est une connaissance détaillée des processus, qui a été collectée au Fraunhofer ILT au fil des décennies et mise en œuvre dans les modèles et logiciels correspondants. Grâce à cette expertise, les paramètres peuvent être variés sur l’ordinateur et les paramètres de processus optimaux trouvés rapidement. La robustesse du processus peut également être analysée avant que l’application ne soit testée.

Parallèlement à cette application de forage, un consortium de six partenaires travaille sur la meilleure façon d’intégrer un système de traitement multifaisceaux dans une machine industrielle. Dans le projet européen Multiflex, les chercheurs et l’industrie augmentent la productivité du traitement des matériaux par laser à l’aide de processus multifaisceaux. La particularité de ce projet est que tous les faisceaux partiels peuvent être contrôlés individuellement et, par conséquent, utilisés pour produire tout type de structure de surface. Les partenaires du projet visent à augmenter la vitesse du processus d’un facteur de vingt à cinquante, rendant ainsi l’ensemble du processus nettement plus rentable.

CAPS : Mise à l’échelle dans la plage des kW

La connaissance des processus est également un facteur critique pour développer davantage le traitement des matériaux avec des impulsions laser ultracourtes avec ou sans optique multifaisceaux. Lorsque la puissance est augmentée dans la plage des kilowatts, des dommages thermiques à la pièce peuvent se produire. Ces effets sont explorés par des simulations complexes et les processus peuvent être adaptés en conséquence.

Les systèmes laser pour de telles expériences sont disponibles dans le laboratoire d’application du Fraunhofer ILT à Aix-la-Chapelle. Ils font partie du Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources CAPS, où 13 instituts Fraunhofer développent conjointement des sources de faisceau laser, une technologie de processus et des applications pour des puissances laser USP jusqu’à 20 kW. Un deuxième laboratoire CAPS est exploité à Fraunhofer IOF à Iéna.


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Fourni par la société Fraunhofer

Citation: Premier filtre microplastique percé au laser testé dans une station d’épuration (1er avril 2022) récupéré le 1er avril 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-04-laser-drilled-microplastic-filter-wastewater-treatment. html

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