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Wassermanagement

Abwasser, eine Fundgrube für Wertstoffe

| Redakteur: Tobias Hüser

Das BMBF-Verbundvorhaben will mit innovativen Prozessen die Wasserverfügbarkeit sicherstellen
Das BMBF-Verbundvorhaben will mit innovativen Prozessen die Wasserverfügbarkeit sicherstellen (Bild: gemeinfrei / CC0)

Das Verbundvorhaben „Konzentrate aus der Abwasser-Wiederverwendung“ (High Con) hat das Ziel, innovative Prozesse zur Wiederverwendung von industriellem Abwasser bis hin zur Verwertung der Konzentrat-Inhaltsstoffe zu entwickeln. Die Konzentrate sollen nicht mehr als Abfallprodukte betrachtet werden, die es zu entsorgen gilt, sondern werden selbst zum Rohstoff.

Berlin – Die Wiederverwendung kommunaler und industrieller Abwässer wird weltweit immer wichtiger, um die Wasserverfügbarkeit ökonomisch und ökologisch sicherzustellen. Dabei fallen hochkonzentrierte Abwasserströme an, die derzeit fast ausschließlich in kommunale Kläranlagen oder in einigen Drittländern sogar direkt in die Umwelt eingeleitet werden. Sie enthalten Salze, schwer abbaubare organische Verbindungen und auch Schwermetalle. Wege zu finden, diese Konzentrate zu verwerten, damit beschäftigt sich das BMBF-geförderte Verbundvorhaben „Konzentrate aus der Abwasser-Wiederverwendung“.

Um diese Konzentrate wiederverwenden zu können, bedarf es innovativer systemtechnischer Lösungsansätze, bei denen verschiedenste Aufbereitungsverfahren, aber auch Vermeidungs- oder Substitutions-Maßnahmen zusammenwirken müssen. Besonders die Abtrennung anorganischer Stoffe wie gelöste Salze stellt eine Herausforderung dar. Zum einen kann nur hierdurch der zunehmend kritisch werdende Eintrag dieser Stoffe in den natürlichen Wasserkreislauf verhindert werden. Zum anderen wird in immer mehr Bereichen die Rückgewinnung dieser Stoffe als Wertstoff wirtschaftlich interessant – zum Bespiel zur Rückführung in die eigene Prozesskette wie beispielsweise die Laugenrückgewinnung für industrielle Reinigungsprozesse oder zur Weiterverarbeitung für andere Anwendungen. Dazu zählen unter anderem Soda, Schwefelsäure oder Trockensalze wie Tausalz oder andere Salzarten. Dies ist insbesondere auch vor dem Hintergrund der beispielsweise begrenzten Kalisalz-Reserven sowie des stark schwankenden Preises relevant.

Abwasser-Charakteristika in jeder Branche anders

Die Wasser-Wiederverwendung in der Industrie erfordert dabei – anders als im kommunalen Bereich – auf die jeweilige Branche zugeschnittene Lösungen. Besondere Merkmale des industriellen Wassermanagements, vor allem in Prozessindustrien wie beispielsweise in der Chemie, in der Biotechnologie oder in der Lebensmittelproduktion, sind im Gegensatz zum kommunalen Bereich spezifische Abwasser-Charakteristiken und Anforderungen an die Wasser-Wiederverwendung und die Konzentrat-Verwertung. Wesentlich für die Betreiber von Wasser-Recyclinganlagen sind dabei insbesondere die Minimierung von Reststoffen aufgrund der sehr hohen Entsorgungskosten und der Entsorgungssicherheit. Deshalb werden basierend auf den Anforderungen ausgewählter Industriebranchen innovative Technologien wie die Membran-Destillation, die selektive Niedertemperatur-Destillation-Kristallisation sowie die monoselektive Elektrodialyse weiterentwickelt und an spezifische Anwendungen angepasst.

Dazu werden zunächst umfangreiche Laborversuche mit synthetischen und realen Abwässern durchgeführt und auf den Pilotmaßstab übertragen. Anschließend erfolgt die Demonstration in verschiedenen Industrieunternehmen (Kaffeerösterei, Berufskleidungswäscherei, Bioethanolproduzent), die als assoziierte Anwender in dem Projekt kooperieren. Ein Simulationswerkzeug soll die komplexen Zusammenhänge von den Rohwasserströmen bis zur Konzentrat-Verwertung abbilden und damit erstmalig die Wasserwiederverwendung ganzheitlich optimieren.

Das Vorhaben wird vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut und vom TU-Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik unter der Leitung von Prof. Sven-Uwe Geißen koordiniert. Neben externen Partnern aus der Wirtschaft wie Wehrle Umwelt, Solar Spring, Terrawater und Deukum sind auch die Dechema, das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE und die DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie beteiligt. Das Verbundprojekt High Con wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme Wave drei Jahre gefördert.

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