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Dr. Thomas SchubertGeschäftsführerIOLITEC GmbH & Co. KG, Denzlingen/Germany

Substitution von PFOS in dergalvanischen Hart- und Glanz-verchromung durchionische Flüssigkeiten

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Diplom-Ingenieur Berthold Seßler, Würzburg- Berater im Bereich Galvano- und Oberflächentechnik- Markteinschätzungen, Technologietransfer

Institut für Umweltforschung und Umwelttechnologie, Bremen- Einschätzung der (öko-)Toxizität

IOLITEC GmbH & Co. KG, Denzlingen- Entwicklung geeigneter ionischer Flüssigkeiten

Projektpartner

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1. PFOS in der Galvanik

1-Ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid

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OSM

OLO

GIC

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Was ist PFOS?

F3C

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

CF2

F2C

S

O

OO

K

PFOS: Perfluoroctylsulfonat

chemisch stabile Verbindung, interessante technische Eigenschaften

schwer abbaubar (Persistenz)

nachgewiesen wurde Anreicherung in der Leber(Gewichtszunahme und Hypertrophie der Versuchstiere)

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Verbot von PFOS

§ 8a. (1) Das Inverkehrsetzen und die Verwendung von Perfluoroctansulfonaten (PFOS) C8F17SO2X [X=OH, Metallsalze (O-M+), Halogenide, Amide und andere Derivate einschließlich Polymere] als Stoffe oder Bestandteile von Zubereitungen in einer Konzentration von 0,005 Masseprozent oder mehr sind verboten.

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1. Fotoresistlacke und Antireflexbeschichtungen für fotolithografische Prozesse,

2. fotografische Beschichtungen von Filmen, Papieren und Druckplatten,

3. Antischleiermittel für nicht-dekoratives Hartverchromen (Chrom VI) und Netzmittel für überwachte Galvanotechniksysteme,bei denen die Menge der PFOS-Emissionen in die Umwelt durch vollständigen Einsatz der einschlägigen besten verfügbaren Technologien, die im Rahmen der Richtlinie 96/61/EG des Rates vom 24. September 1996 über die integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung, ABl. Nr. L 257 vom. 10.10.1996, S. 26 in der Fassung der Verordnung (EG) Nr. 166/2006, ABl. L 33 vom 04.02.2006, S. 1, entwickelt worden sind, auf ein Mindestmaß reduziertwird,

4. Hydraulikflüssigkeiten für die Luft- und Raumfahrt.

Ausnahmen

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Einsatz von PFOS in der Galvanik

bei der Abscheidung von Chrom aus wässrigen Medien entstehtprozessbedingt Wasserstoff

die aufsteigenden Wasserstoffbläschen erzeugen beim Austritt aus dem Bad Sprühnebel, die Chrom enthalten und somit einArbeitsrisiko darstellen

der Einsatz von PFOS als Netzmittel reduziert dieSprühnebelbildung um 98%

PFOS ist unter den stark sauren und stark oxidierenden Bedingungen stabil

PFOS beeinflusst die Eigenschaften der zu beschichtenden Werkstücke nicht

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WW [kg] EU [kg] D [kg]

Kunststoffmetallisierung 500 150 60

Al-Anodisieren 1.000 300 120

Zn alkalisch 1.000 300 120

PTFE Dispersionsabscheidung

250 75 30

Andere Anwendungen 1000 300 120

Summe Galvanotechnik ohne Verchromen

3.750 1.125 450

Verchromen 17.000 6.000 3.000

Gesamtsumme 20.750 7.125 3.450

Quelle: ZVO.

Einsatz von PFOS in verschiedenen Anwendungen

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2. Ersatz von PFOS durchionische Flüssigkeiten

N-Butyl-N-methylpyrrolidinium dicyanamid

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OLO

GIC

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Anforderungen an eine IL als PFOS-Ersatz

effektive Verhinderung der Sprühnebelbildung

Stabilität unter den sauren und stark oxidierendenProzessbedingungen

Gewährleistung der biologischen Abbaubarkeit

wenn möglich fluorfreie Substanzen

nicht nachweisbare Toxizität

kein Einfluss auf die zu beschichtenden Werkstücke

moderater Preis

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Warum kommen IL in Frage?

thermische Stabilitätz.B. 1-Butyl-3-methyl-imidazolium triflat ≈ 250°C

elektrochemische Stabilitätz.B. N-Butyl-N-methyl-pyrrolidiniumbis(trifluoromethylsulfonyl)imid ECW 5.5 V (GC)

Kombination von Polarität undOberflächenspannung 24 - 61 mJ/m2

nicht-Toxizität prinzipiell möglich

biologische Abbaubarkeit einstellbar

How to Predict the Physical Properties of Ionic Liquids: A Volume-Based ApproachJ. M. Slattery,* C. Daguenet, P. J. Dyson, T. J. S. Schubert, I. Krossing, Angew. Chem. 2007, 119, 5480.

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Physikalisch-Chemische Eigenschaften

Es sind nicht einzelne Eigenschaften der jeweiligen IL, diederen Alleinstellungsmerkmale als Materialien markieren, sondern

vielmehr einzigartige, charakteristische Eigenschaftsprofile.

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IL-pool

Datenbankbekannter

Materialien ausLiteratur (>1500)

und eigenerF&E (>500)

IL-Matrix

Identifizierungvon Leitstrukturenanhand geeigneter

Screening-Verfahren

Vorauswahlder IL durchEvaluierung

von & Know-How

Untersuchungvon Leitstrukturen

speziellerenTests und Methoden

Methodik

Modifizierungder Strukturen

durch rationales Design

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Potentiostat/Galvanostat

Konduktometer Ionenchromatographie

Messzellen

Elektrochemie: Equipment@IOLITEC

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Chromelektrolyt mit ILChromelektrolyt mit PFOS

Erste Versuche

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3. Ausblick:ILs in der Galvanik

Cholin Chlorid

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OSM

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ILs: interessant für die Metallabscheidung

1

H

11

Na

3

Li

37

Rb

19

K

55

Cs87

Fr

4

Be

20

Ca

12

Mg

56

Ba

38

Sr

88

Ra

21

Sc

57

La

39

Y

89

Ce

22

Ti

72

Hf

40

Zr

23

V

73

Ta

41

Nb

24

Cr

74

W

42

Mo

25

Mn

75

Re

43

Tc

26

Fe

76

Os

44

Ru

27

Co

77

Ir

45

Rh

28

Ni

78

Pt

46

Pd

29

Cu

79

Au

47

Ag

30

Zn

80

Hg

48

Cd

13

Al

5

B

49

In

31

Ga

81

Tl

6

C

32

Ge

14

Si

82

Pb

50

Sn

15

P

7

N

51

Sb

33

As

83

Bi

8

O

34

Se

16

S

84

Po

52

Te

17

Cl

9

F

53

I

35

Br

85

At

10

Ne

36

Kr

18

Ar

86

Rn

54

Xe

2

He

Abscheidung der reinen Metalle aus IL

Abscheidung von Legierungen dieses Metalles aus IL

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AlCl4- + H2O 2 HCl + AlOCl2-

AlCl4- + H2O HCl + AlOHCl2- + Cl-

AlOHCl2- + H2O Al(OH)2Cl + HCl

Al(OH)2Cl + H2O Al(OH)3

BMIM AlCl4- + 3 H2O BMIM Cl + Al(OH)3 + 3 HCl

Beispiel: gebrauchte IL aus der Al-Abscheidung

Regeneration von IL

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IL mit Al(OH)3-Fällung / nach Regeneration

Regeneration von IL

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4. Ionic_Liquids@IOLITEC

Trioctylammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imid

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OLO

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Ionic Liquids

≈ 500 Kunden weltweit, 180 neue Kunden in 2007

Newsletter „Ionic Liquids Today“ mit mehr als 3.500 Abbonenten

Produktion und Vertrieb von 200 Ionic Liquids der Marken IOLILyt®, IOLITherm® und IOLITive®

Produktionskapazität:Batch: 20-50 kg pro WocheMikroreaktor: 50-100 kg pro Woche (8 Stunden)

6 Patente, 2 Lizenzen

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Ionic Liquids: Scale-Up up der IL-Produktion

NEMESIS wird gefördert vom BMBF (16SV1964).

15-25 kg/Tag pro Linie

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Ionic_Liquids@IOLITEC: Ausblick

IOLITEC beabsichtigt, sich als unabhängiger Anbieter eines breitenPortfolios von IL weiter zu etablieren- IOLITEC bietet schon heute das breiteste Portfolio von IL an (z.B. Produkte von Cytec)

Erhöhung der Verfügbarkeit und Senkung der Preise- Produktion ausgewählter Produkte bis 2012 im Bereich 10-50 Tonnen pro Jahr- Registrierungsverfahren von 3-5 Produkten bis 2010- Senkung der Preise auf ein industriekompatibles Niveau

2009 Umzug auf einen integrierten Chemie-Standort

In Kürze: Gründung einer Niederlassung/Produktionsstätte in den USA- USA nach Europa derzeit wichtigster Markt- kein IL-Start-Up

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5. Das Unternehmen IOLITEC

1-Butyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborat

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Das Gesamtkonzept von IOLITEC

State-of-the-Art Produktions-

technologie und Qualitätssicherung

Nano-Tech Ionic Liquids

Energy/Cleantech

Mikroreaktor-technik

High-Chem-Produkte mit großem

SynergiepotenzialIL/Nano-Tech

Innovative Materialien für

Cleantech-Anwendungen

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Über IOLITEC

Gründung: Mai 2003

Branche: Chemie/Cleantech

Räumlichkeiten: 400 m2

Produktionskapazität: ca. > 5-10 Tonnen pro Jahrschnelle Skalierung möglich

Mitarbeiter 2008: 10 (4 Diplom-Chemiker)

Produkte: ~ 200 ionische Flüssigkeitendavon 25 im 10 kg-Maßstab~ 80 Nano-MaterialienMaterialien für Cleantech-Anwendungen

www.iolitec.com

IOLITEC

IOLITEC

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Über IOLITEC

IOLITEC ist unabhängig, 100% in Privatbesitz

IOLITEC arbeitet seit Gründung mit Gewinn(2008: Umsatz +25%, Gewinn: +41%)

IOLITEC ist offen für jede Art von Kooperationauf den Gebieten- Ionische Flüssigkeiten- Nano-Technologie- Energie/Cleantech-Anwendungen

Kontakt:IOLITEC GmbH & Co. KGFerdinand-Porsche-Str. 5/1D-79211 Denzlingen/Germanyinfo@iolitec.de

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

MarktanteilIOLITEC

Marktanteil derMarktbegleiter