Sickerproben während der elektrochemischen Reinigung (von links).
Fraunhofer IGB
Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB hat zusammen mit Partnern neue Wasserbehandlungsverfahren im Bereich Wasserreinigung und Wasseraufbereitung entwickelt, um schwer abbaubare Schadstoffe im Abwasser effizient abzubauen. Innerhalb der Verfahren werden reaktive Spezies erzeugt, die selbst hoch belastetes Deponiesickerwasser reinigen. Polymere Adsorberpartikel wiederum ermöglichen die selektive Entfernung von Schadstoffen in geringer Konzentration.
Zwei neue Verfahren zur Abwasserreinigung erzeugen effizient reaktive Spezies, die die Schadstoffe zu kleineren, abbaubaren organischen Molekülen oder vollständig zu CO2 mineralisieren.
Oxidativ-elektrochemische Behandlung von Deponiesickerwasser
Dieses oxidative Verfahren eignet sich selbst für sehr trübe Abwässer und kommt ohne zusätzliche Hilfsstoffe aus. Das hochbelastete Sickerwasser aus Mülldeponien wird mit einem gekoppelten Anoden-Kathoden-Prozess behandelt. Eine durch eine Membran geteilte Elektrolysezelle bildet dabei zwei getrennte chemische Reaktionsräume. Als Schwerpunkt des Projekts wird vom Fraunhofer IGB die Auswahl der geeigneten Elektrodenmaterialen, insbesondere der Anode, bei der bei Anlegen einer Spannung Hydroxyl-Radikale als reaktive Spezies entstehen, benannt. Das verunreinigte Wasser passiert zunächst die Anode und wird dort oxidiert. Danach wird es zur Kathode gepumpt um dort die Inhaltsstoffe zu reduzieren.
Das Verfahren wurde innerhalb des EU geförderten Projekts "CleanLeachate" (Förderkennzeichen 262335) von einem Konsortium aus sechs Partnern entwickelt und wird derzeit auf einer tschechischen Mülldeponie im Dauerbetrieb getestet. Der chemische Sauerstoffbedarf und die Gesamtstickstoffkonzentration liegen unter den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten. Auch die Anforderungen der Abwasserverordnung werden erfüllt.
Wasserreinigung mit Atmosphärendruckplasma
Offener Plasmareaktor
Fraunhofer IGB
Plasmaverfahren werden seit langem zur gezielten Modifizierung und Reinigung von Oberflächen eingesetzt. Als Plasma wird ein ionisiertes Gas bezeichnet, das neben Ionen und Elektronen auch chemische Radikale, elektronisch angeregte Teilchen und kurzwellige Strahlung enthält.
Innerhalb des EU geförderten Projekts "Wasserplasma" (Förderkennzeichen 262033) wird ein Plasma für die oxidative Reinigung von Wasser eingesetzt. Ergebnis des Projekts ist ein Plasmareaktor, bei dem die im Plasma gebildete reaktive Spezies direkt in das mit Schadstoffen belastete Wasser übertreten können. Das Plasma ist hierzu "offen": Es steht in direkten Kontakt zum Wasserfilm.
Bei Laborversuchen zeigten die Fraunhofer-Forscher, dass eine Lösung des Farbstoffs Methylenblau beim Plasmaverfahren innerhalb weniger Minuten vollständig entfärbt wird. Auch Cyanid wurde innerhalb von zwei Minuten um 90 Prozent abgebaut. Derzeit wird das Verfahren in einem Demonstrator bei einer Reinigung von 240 Litern pro Stunde getestet.
Entfernung von Spurenstoffen
Den Forschern des Fraunhofer IGB ist es darüber hinaus gelungen Bisphenol A und Penicillin G aus Abwasser mit selektiven Adsorbern zu entfernen. Die Adsorberpartikel sind chemisch und thermisch stabil und können vielfältig als Schicht in einer Kompositmembran oder als Matrix auf Füllkörpern eingesetzt werden. Die Herstellung erfolgt bei einem einstufigen und kosteneffizienten Verfahren für polymere Adsorberpartikel. Das Verfahren ist bereits unter dem Namen NANOCYTES ® patentiert worden.
Nach der Adsorption der Schadstoffe werden die Adsorberpartikel regeneriert und wiederverwendet.
Hintergrundinformationen
Im Rahmen des Buchkapitels "Abfallbehandlung und -beseitigung" beschäftigen sich die Autoren Bernd Bilitewski und Georg Härdtle auch ausführlich mit dem Thema Sickerwasser in Böden, Altlasten und Abfallablagerungen. Die wesentlichen physikalischen, chemischen und biologischen Parameter werden betrachtet.