Mal erinnern sie an Spaghetti, mal an hauchdünne Folien: Membranen sind wahre Alleskönner. Als feine, durchlässige Materialien lassen sie bestimmte Stoffe gezielt durch und halten andere zurück. Membranen sind für Wasserfeste Stoffe in etwas bei Regenjacken im Einsatz, sie reinigen Trinkwasser, trennen Gase, helfen beim Recycling seltener Rohstoffe oder kommen in der Medizintechnik zum Einsatz. Prof. Dr. Hannah Roth erforscht, wie sich Membranen nachhaltiger herstellen, leistungsfähiger gestalten und besser in Prozesse integrieren lassen. Seit Kurzem ist sie Professorin für Technisch-Makromolekulare Chemie für die Wasserforschung an der Fakultät für Chemie der Universität Duisburg-Essen (UDE).
Essen/Germany, 18. September, 2025. – „Viele heutige Membranen bestehen aus erdölbasierten Kunststoffen und werden mit gesundheits- und umweltschädlichen Lösungsmitteln hergestellt“, erklärt Roth. „Ich suche nach neuen Wegen – mit umweltfreundlichen Kunststoffen und mit sogar komplett lösungsmittelfreien, wässrigen Verfahren.“ Dabei geht es nicht nur um Nachhaltigkeit: „Ich bin überzeugt, dass neue Materialien und Herstellverfahren auch bessere Trennleistungen ermöglichen.“
Roths Ziel ist es, funktionelle Fasern und Filme für anspruchsvolle Trennaufgaben zu erforschen, von der Trinkwasseraufbereitung über die Rückgewinnung von Lithium bis hin zu elektrochemischen Prozessen für eine CO₂-freie Energieversorgung. Auch Anwendungen in der Medizintechnik, etwa bei der Dialyse, spielen eine Rolle. Im Einsatz textiler Membranen für Regenfeste oder abweisende Kleidung sind meist zwei oder drei Stoffe durch ein Laminat oder mittels Beschichtung mit einander verbunden. Die Poren sind klein genug um den Wasserdampf des Körpers auszuscheiden, Wassertropfen wie etwas durch Regen sind zu gross um durch diese Poren durchzudiffundieren. Membranen werden also überall dort eingesetzt, wo Stoffe gezielt in wässrigen Lösungen getrennt oder zurückgehalten werden müssen.
Mit Dialysemembranen werden Giftstoffe und überschüssiges Wasser aus dem Blut entfernt und so die Funktion der Niere ersetzt.
Ein Schwerpunkt ihrer Forschung liegt auf innovativen Herstellungsverfahren. Mit ihrer Methode „Chemistry in a Spinneret“ hat Roth ein Verfahren entwickelt, bei dem mehrschichtige, funktionelle Membranen in nur einem Schritt entstehen. Dabei lassen sich verschiedene Materialien gezielt kombinieren – etwa eine dünne Schicht, die winzige Schadstoffe aus Wasser herausfiltert, gestützt von einer weiteren Schicht, die mechanisch besonders stabil ist. Die Technik ist vielversprechend für industrielle Anwendungen in der Wassertechnik, der Umwelttechnologie und für weitere industrielle Prozesse.
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