Wasserrückgewinnung in der Industrie

Welle machen: Unterschätzen wir das Problem mit Industrieabwässern?

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Als Alternative setzt das Projekt „Pakmem“ auf Aufbereitungsverfahren mit speziellen Nanofiltrationsmembranen aus Keramik. Diese porösen Filter sind mit einer feinen Schicht mit wenigen Nanometer großen Poren bedeckt. Die Poren der Membranen sind damit nur etwa dreimal so groß wie ein Wassermolekül. Die Filter sind in der Lage, Salz und organische Moleküle zurückzuhalten und können somit Prozesswässer rein physikalisch entsalzen und aufbereiten.

Da die Keramik der Membranen chemisch, mechanisch und thermisch besonders stabil ist, ist das Material ideal geeignet, die Nanofiltration weiterzuentwickeln. Das neue Verfahren soll energieeffizient sein und es ermöglichen, aus Abwässern mit erhöhter Temperatur, erheblicher organischer Fracht und scheuernden Bestandteilen wie Sand oder keramischen Partikeln Wasser zu erzeugen, das teil­entsalzt ist und nahezu keine organischen Stoffe mehr enthält, erklärt das Projektteam.

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Raus mit organischen Verunreinigungen

Im Projekt werden außerdem weitere Wasserreinigungsverfahren weiterentwickelt und angewandt. So erproben die Forschenden z.B. ein kombiniertes Flotations-/Mikrofiltrationsverfahren als Vorbehandlung für die Abwässer aus der Öl- und Gasindustrie. In der Flotation werden Feststoffe und Öltröpfchen mit Luftblasen ausgetragen und entfernt. Bei der Mikrofiltration benutzt man Filter, die eine Porengröße von weniger als einen Mikrometer haben.

Zur Nachbehandlung des so gewonnenen Filtrats kombinieren die Entwickler die Nanofiltration mit weiteren Technologien: Ziel ist es, die von den Membranen zurückgehaltenen hoch konzentrierten Reststoffe aufzubereiten und dabei gegebenenfalls Rohstoffe zu gewinnen, sowie das Wasser bedarfsgerecht für industrielle Prozesse zur Verfügung zu stellen. Die Konzentrate werden mit Elektrodialyseverfahren behandelt, um Säuren, Laugen oder Salze vom Wasser abzutrennen.

Durch eine Totaloxidation werden organische Stoffe entfernt, indem sie in CO2 und Wasser umgewandelt werden. Als weitere Strategie zur Konzentratbehandlung untersuchen die Verbundpartner die Eindampfung: Sie führt im Sinne einer abwasserfreien Produktion zu ausschließlich festen Reststoffen, die recycelt oder entsorgt werden können.

Neue Impulse für Industrieabwässer aus Lackieranlagen

Die meisten Lacke nutzen heute Wasser als Grundlage und sind damit umweltfreundlicher als solche mit Lösemitteln. Solche wasserbasierten Lacke haben aber einen Nachteil: Mikroorganismen wie Bakterien fühlen sich darin sehr wohl und können sich so ausbreiten, etwa in Lackieranlagen in der Automobilbranche und anderen Industriezweigen. Um die Mikroorganismen zu bekämpfen, werden bislang häufig Biozide eingesetzt. Zudem wird bei dem Desinfektionsprozess sehr viel Frisch­wasser verbraucht und Abwasser produziert.

An einer alternativen Lösung, Wässer und Lacke mit Elektroimpulsen nachhaltig und ohne chemische Zusätze zu entkeimen, arbeiten die sechs Partner aus Forschung und Industrie des Verbundprojektes „Diwal“. Dabei setzen die Partner auf ein Verfahren, das ganz ohne chemische Zusätze arbeitet, Wasserressourcen schont und gleichzeitig einen Beitrag zum Gewässerschutz leisten soll: Die Elektroimpulsbehandlung setzt Zellen, beispielsweise Mikroorganismen, einem elektrischen Feld aus, welches die Zellmembranen polarisiert. Dadurch öffnen sich wässrige Poren, die letztendlich zum Absterben der Mikroorganismen führen. Dieses Phänomen wird großtechnisch genutzt, um Zellinhaltsstoffe zu gewinnen und Mikroorganismen abzutöten („kalte Pasteurisation“). Da die Elektroimpulse rein physikalisch wirken, können Bakterien keine Resistenz gegen dieses Verfahren entwickeln – anders als bei gängigen Bioziden.

Die perfekte Welle für die Wasseraufbereitung

Die Projektpartner wollen die Elektroimpuls-Behandlung nun erstmalig auf Lacke und Wässer in anodischen und kathodischen Tauchlackierprozessen anwenden. Dabei sollen auch neuartige, halbleitergeschaltete Impulsgeneratoren zum Einsatz kommen. Wegen des hohen Wasserverbrauchs bei der Lackierung – sie ist bei der Automobilherstellung der wasserintensivste Bereich – wird die Elektroimpulstechnologie zudem in ein neues, automatisiertes und ressourceneffizientes Wassermanagement- und Anlagenkonzept für die Vorbehandlung und Tauchlackierung integriert. Dies soll es ermöglichen, Wasser in der Fabrik besser im Kreislauf zu führen und weniger Frischwasser zu verbrauchen.

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Ob Membranen oder Impulsströme: Das Förderprojekt „Wave“ ist keine akademische Veranstaltung, sondern schafft Chancen für deutsche Unternehmen, ihre Wettbewerbsfähigkeit zu stärken und sich auf dem internationalen Technikmarkt zu positionieren.

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