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Aufbereitung holt wertvolle Stoffe aus dem Abwasser zurück

| Autor / Redakteur: Stéphane Itasse / Matthias Back

Wer sein Abwasser aufbereitet, schützt nicht nur die Umwelt, sondern kann dabei auch Wertstoffe zurückgewinnen.
Wer sein Abwasser aufbereitet, schützt nicht nur die Umwelt, sondern kann dabei auch Wertstoffe zurückgewinnen. (Bild: jirapong - Fotolia.com)

Von wegen dreckige Brühe: Aus Abwasser lassen sich noch viele nützliche Wertstoffe herausholen. Mehrere Forschungsinstitute und Unternehmen haben sich an die Aufgabe gemacht, mit neuen Methoden mehr Rohstoffe und Energie zurückzugewinnen – und dabei die Umwelt zu entlasten.

Ein modulares System, um Molkereiabwasser elektrochemisch zu reinigen, entwickelt beispielsweise das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart mit Partnern aus Forschung und Industrie. Mit einer integrierten Brennstoffzelle soll der bei der elektrochemischen Behandlung entstehende Wasserstoff für die Stromversorgung des Systems genutzt werden.

Die Abwässer bei der Herstellung von Milchprodukten wie Käse, Quark und Joghurt enthalten typischerweise organische Verunreinigungen wie Milchzucker, Proteine und Milchfette, dazu Tenside und Desinfektionsmittel aus der Reinigung der Produktionsanlagen. Bei der Käseherstellung entsteht zudem Molke, eine wässrige Lösung, die neben Milchproteinen vor allem Milchzucker enthält.

Projekt entwickelt elektrochemische Behandlung von Molkereiabwässern

Aufgrund des hohen chemischen und biologischen Sauerstoffbedarfs bereiten große Molkereibetriebe ihr Abwasser mit biologischen Klärstufen auf. Vor allem kleine und mittelständische Betriebe können die Investitionen in derartige großtechnische Systeme jedoch nicht oder nur unter Schwierigkeiten aufbringen.

In dem von der EU geförderten Vorhaben Rewagen („Electrochemical water treatment system in the dairy industry with hydrogen recovery and electricity production“) entwickelt ein europäisches Konsortium unter Leitung des Fraunhofer-IGB nun ein mehrstufiges Verfahren zur Behandlung dieser Abwässer und der Molke. Durch eine modulare Bauweise soll das System an die Abwassermengen auch kleinerer Molkereien angepasst werden können. „Die einzelnen Verfahrensschritte werden dabei zu einem geschlossenen Prozess kombiniert und integriert. Ziel ist es, dass jeder Prozessschritt einen Stoffstrom liefert, der weiter aufgearbeitet oder ins System zurückgeführt werden kann“, erläutert Alexander Karos, Projektleiter am Fraunhofer-IGB. Das gereinigte Wasser kann direkt wiedergenutzt werden, beispielsweise für die Reinigung der Anlagen.

„Für die Reinigung des Abwassers setzen wir auf elektrochemische Verfahren, weil wir so auf die Zudosierung von Chemikalien und die damit verbundene Aufsalzung des Wassers verzichten können“, führt Karos aus.

Molkereiabwässer werden mit vier Verfahren aufbereitet

Hierzu wollen die Forscher vier verschiedene elektrochemische Verfahren kombinieren. In einem ersten Schritt sollen Öle und Fette mit dem Verfahren der gepulsten Elektrokoaleszenz abgetrennt werden: Fein dispergierte Öltröpfchen bewegen sich im elektrischen Wechselfeld aufgrund ihrer Oberflächenladung und fließen zu größeren Öltropfen zusammen, die mechanisch abgetrennt werden können. Partikuläre Verunreinigungen werden in einem nachfolgenden Schritt mittels Elektroflockung abgetrennt. „Hier setzen wir Eisenelektroden ein. Sie geben Eisenionen ins Wasser ab, die zu Eisenhydroxidflocken reagieren. Mit diesen Flocken adsorbieren und fällen wir organische Feststoffe“, konkretisiert Karos. In einer dritten elektrochemischen Zelle werden mittels elektrooxidativer Prozesse, beispielsweise über eine Diamantelektrode, gelöste organische Bestandteile abgebaut. Und schließlich werden in einer vierten Stufe mit kapazitiver Deionisation auch gelöste Salze entfernt, indem sie an einer entsprechend geladenen Elektrode aufkonzentriert und abgeschieden werden. Einen besonderen Charme erhält das Rewagen-Projekt, indem auch Energie teilweise zurückgewonnen werden kann.

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