Antivirale Reinigungs- und Desinfektionstechnologien

Ergebnisse aus einem Jahr Anti-Corona-Forschung

Die Fraunhofer-Gesellschaft trägt zur Bekämpfung der Pandemie mit der Förderung sogenannter Anti-Corona-Projekte aus dem Medizin- und Gesundheitssektor bei. Das Fraunhofer IFAM erforschte antivirale Beschichtungen, desinfizierende oder sterilisierende Behandlungsverfahren für Raumluft sowie Konzepte zur automatisierten Reinigung und Desinfektion im öffentlichen Personenverkehr mittels Servicerobotern.

Inaktivierung der Viren in der Raumluft

Die vom Fraunhofer IFAM entwickelte Apparatur »Virus-Grill« kann, durch Nutzung der Temperatursensitivität von Viren, deren Aktivität in der Raumluft reduzieren. Durch Erwärmung und Halten bei Inaktivierungstemperatur werden aktive Hüllenkomponenten der Viren zerstört und die Viren inaktiviert. Damit sind diese nicht mehr vermehrungsfähig bzw. ansteckend. Vor Rückführung der behandelten Luft in den Raum wird diese auf nahezu Raumtemperatur rückgekühlt. Die Innovation: Die rückgewonnene Wärme wird systemintern zur Erwärmung der angesaugten Luft verwendet; dadurch ist dieser kontinuierlich betreibbare Prozess äußerst energieeffizient.

Mobile und energieeffiziente Heißdampf-Sterilisatoren

Die Heißdampf-Sterilisation ist essenziell für eine hygienische medizinische Versorgung. Mobile und netzunabhängige Sterilisatoren für den Einsatz in pandemischen Krisensituationen und der humanitären Hilfe waren nicht verfügbar. Gemeinsam mit Forschungspartnern hat das Fraunhofer IFAM einen mobilen, kompakten und batteriebetriebenen Sterilisator entwickelt. Durch das Kapillarverdampfer-Prinzip ist dieser besonders schnell betriebsbereit und energieeffizient.

Mobiler Desinfektionsroboter

Zur Unterbrechung von Übertragungswegen durch kontaminierte Oberflächen im öffentlichen Bereich entwickelte das Fraunhofer IFAM im Rahmen der »Mobilen Desinfektion« (MobDi) einen autonom agierenden Roboter zur automatisierten Reinigung und Desinfektion von öffentlichen Verkehrsmitteln. Die beengten Zugangsmöglichkeiten und Hindernisse wie Spalte und Absätze stellen für autonom navigierende Systeme bereits hohe Herausforderungen dar. Hinzu kommen komplexe Anforderungen an die automatisierte Reinigung hinsichtlich der Erreichbarkeit sowie unterschiedlicher Materialien und Formen von Sitzpolstern, Griffen, Tischen oder Fenstern. Der entstandene Roboter ist modular konzipiert und nutzt industrieübliche Schnittstellen, wodurch sich die entwickelten Technologien gezielt auf die Anwendungsbedürfnisse adaptieren lassen.

Antimikrobielle Wirkung nachweisen

Das Fraunhofer IFAM hat im Rahmen der Anti-Corona-Projekte seine analytischen Methoden in puncto Bioanalytik weiter ausgebaut, um die Wirksamkeit von antiviralen und antibakteriellen Oberflächen und Desinfektionsprozesse durch effiziente, objektive und aussagekräftige Testverfahren nachzuweisen.

Material mit antimikrobieller Wirkung

Um die mikrobielle Belastung von kontaminierten Oberflächen durch photokatalytische aktive Beschichtungen zu reduzieren, wurde im Projekt »COVID-DEKONT« eine neuartige Materialzusammensetzung entwickelt. Durch die Kombination von kupferdotiertem Titandioxid mit Schichtsilikaten kann ein Effekt erzielt werden, der die Mikroorganismen effektiver mit den Katalysatoren in Kontakt bringt und deren Inaktivierung beschleunigt.

Der kupferdotierte Photokatalysator kann in einem PU-Lacksystem dispergiert als auch in thermoplastische Polymere kompoundiert werden. Diese Polymere lassen sich leicht zu Filamenten extrudieren, um sie dann per 3D-Druck zu komplexen Bauteilen zu verdrucken.

Füllgehalte des Photokatalysator-Komplexes von rund 35 Gewichtsprozent im PU-Lack und 50 Gewichtsprozent im Polymer erzielen sehr gute antibakterielle und antivirale Abbauergebnisse. Innerhalb von zwei Stunden kann sowohl unter UV-Licht als auch mit einer sonnenlichtähnlichen Lichtquelle eine Abbaurate von über 80 Prozent gegenüber den Kontrollbauteilen erzielt werden.