Auch Elektronen werden auf grün getrimmt

Elektronenbeschleuniger gehören zu den industriellen Anlagen, von denen die wenigsten Verbraucher wissen. Und doch sind sie an der Herstellung diverser Produkte beteiligt: Mit ihren Elektronenstrahlen werden Lebensmittel und Trinkwasser sterilisiert, werden Lacke, Beschichtungen und Folien ausgehärtet. Bislang handelt es sich dabei allerdings um zimmergroße Anlagen. Das US-Start-up Advanced Electron Beams (AEB) hat nun einen Elektronenbeschleuniger entwickelt, der nur so groß wie ein Mikrowellenherd ist und viel weniger Strom verbraucht als heutige Geräte.

„Wir halten die Anlage von AEB für die fortschrittlichste Technologie zur Erhöhung der industriellen Effizienz, die wir in den letzten zehn Jahren gesehen haben“, urteilt Charles McDermott von RockPort Capital Partners. Der auf Umwelt- und Energietechnik spezialisierte Investor hat kürzlich zusammen mit anderen Wagniskapitalgebern 14,2 Millionen Dollar in das Start-up investiert.

Bislang ließen sich kommerzielle Elektronenbeschleuniger wegen ihrer Ausmaße nicht in industrielle Fertigungsstraßen einbauen. McDermott verdeutlicht das Problem an medizinischen Spritzen. Die müssten in einem Zwischenschritt vom Fließband geholt und in einem separaten Raum mit Elektronenstrahlen sterilisiert werden, bevor die Verarbeitung weitergehen kann. Könnte man die Elektronenbestrahlung hingegen direkt mit kleineren Geräten am Fließband erledigen, würde das Energie sparen und die Produktion beschleunigen. Das gelte auch für das Aushärten von Lackierungen, Beschichtungen oder Kunststoffen. Es erfolgt derzeit meist in Trockenöfen, die viel Energie verschlingen.

Nach Schätzungen von AEB werden allein durch letzteres Verfahren in den USA jährlich fünf Millionen Tonnen CO2 freigesetzt – so viel stoßen rund eine Million Autos in einem Jahr aus. Hinzu kommen 250.000 Tonnen flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die entstehen, wenn man organische Lösungsmittel erhitzt. Um diese VOCs abzubauen, werden sie üblicherweise in anderen Anlagen verbrannt – was weitere CO2-Emissionen nach sich zieht.

Um die Geräte zu verkleinern, vereinfachte AEB die Konstruktion der Elektronenstrahlquelle. Herkömmliche Anlagen arbeiten mit Vakuumpumpen, die deren Inneres ständig von Gasen leeren, um die Elektronenstrahlen erzeugen zu können. AEB hingegen kommt ohne solche Pumpen aus, weil die Vakuumkammer von vorneherein versiegelt ist. Damit wird bereits viel Energie eingespart.

Ein weiterer Vorteil ist, dass sich die Geräte in Massen produzieren lassen. Deshalb kann man sie einfach austauschen, falls ein Defekt auftritt. „Die sind wie Glühbirnen“, sagt McDermott. „Bei den großen Industrieanlagen muss man hingegen einen Techniker einfliegen, und die Anlage steht mitunter für Wochen still.“

Aufgrund ihrer geringen Größe können die Geräte erstmals auch Elektronstrahlen direkt in Getränkeverpackungen schicken. Bislang müssen Plastikflaschen für Limonaden oder Säfte chemisch gereinigt und ausgespült werden, bevor sie befüllt werden. Oder die Flüssigkeiten werden bei 82 Grad Celsius eingefüllt, um das Innere dabei zu sterilisieren.

Stattdessen könnte man nun energiereiche Elektronen über eine Düse direkt ins Flascheninnere einspritzen, um Bakterien abzutöten. Die Prozedur dauert nur wenige Millisekunden. Sie verbraucht kein Wasser zum Ausspülen und im Vergleich zur thermischen Sterilisierung 40 Prozent weniger Energie.

AEB hat inzwischen 200 Geräte für 100.000 Dollar das Stück verkauft. Zu den ersten Kunden gehören General Electric und Ford, die die Technologie jetzt in ihren Forschungseinrichtungen testen wollen. (nbo)