Filter by Themen
Abwasserbehandlung
Analytik & Hygiene
Digitalisierung
Events
Nachhaltigkeit & Umweltschutz
Netze
Wasser & Abwasser
Wasseraufbereitung
Wassergewinnung
Wasserstress
Water Solutions
Filter by Kategorien
Advertorial
Branche
Events
Forschung & Entwicklung
Leute
News
People
Products & Solutions
Produkte & Verfahren
Publications
Publikationen
Sonstiges
Trade & Industry
Filter by Veranstaltungsschlagworte
abwasser
ACHEMA
Automatisierung
Digitalisierung
Emerging Pollutants
Energie
FDBR
Hydrologie
kanalnetze
Krankheitserreger
MSR
Spurenstoffe
Talsperren
trinkwasser
Wasser
wasseraufbereitung
wasserbau
Wassernetze
Wasserversorgung

Methanemissionen aus Stauseen reduzieren

Kategorie:
Thema:
Autor: Sina Ruhwedel

Methanemissionen aus Stauseen reduzieren
Die Arbeitsplattform, auf welcher der Saugkopf zur Methangasernte sowie Sedimentverlagerung installiert ist, bei einem Test auf der Wupper-Vorsperre. (Bild: TH Köln)

18. Januar 2023 | Durch den Abbau von organischen Stoffen entstehen teils erhebliche Mengen des Treibhausgases Methan. Damit dieses nicht in die Atmosphäre entweicht, wurde in zwei Projekten ein Prototyp zur Methangasernte weiterentwickelt. Mit Hilfe des optimierten Verfahrens lässt sich nun mehr als doppelt so viel Methan aus Stauseen entnehmen wie bisher.

„Stauseen sind nicht nur für die Trink- und Brauchwasserversorgung relevant, sondern dienen auch dem Hochwasserschutz sowie der Energieerzeugung und stellen wichtige Lebensräume dar“, sagt Prof. Dr. Christian Jokiel vom Labor für Wasser und Umwelt der TH Köln. „Das Absperren von Fließgewässern unterbindet jedoch den natürlichen Transport des Sediments und es kommt zur sogenannten Stauraumverlandung: Sedimente lagern sich vor Absperrbauwerken ab. Dadurch verringert sich nicht nur das Stauvolumen, durch den Abbau von organischem Material im sich anhäufenden Sediment entsteht zudem das Treibhausgas Methan, das bis zu 80-mal so klimaschädlich ist wie Kohlenstoffdioxid.“

Prototyp zur Methangasernte entwickelt

Um die Verlandung und die Methanemissionen zu reduzieren, hat das Projektteam die Wupper-Vorsperre nördlich von Hückeswagen untersucht und dort einen Prototyp zur Gasernte getestet.

„Die Vorsperre mit ihrem Volumen von 307.000 Kubikmetern gibt jährlich so viele klimaschädliche Treibhausgase ab wie ein Pkw auf anderthalb Millionen Fahrkilometern“, erklärt Mara Offermann, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Labor für Wasser und Umwelt der TH Köln.

Zudem habe die Analyse ergeben, dass bei höheren Temperaturen deutlich mehr Methan freigesetzt werde. Mit Blick auf steigende Temperaturen durch den Klimawandel sei daher in Zukunft mit vermehrten Methangasemissionen aus Stauräumen zu rechnen.

Hochdrucksauger auf schwimmender Plattform

Mit Hilfe des Saugkopfs werden die Sedimente aufgewirbelt, wodurch Methangas freigesetzt wird. Ein Wasser-Sediment-Gas-Gemisch wird anschließend aufgefangen, abgesaugt und im Gasabscheider voneinander getrennt. (Bild: TH Köln)

Mit Hilfe des Saugkopfs werden die Sedimente aufgewirbelt, wodurch Methangas freigesetzt wird. Ein Wasser-Sediment-Gas-Gemisch wird anschließend aufgefangen, abgesaugt und im Gasabscheider voneinander getrennt. (Bild: TH Köln)

Bei der Entwicklung des Prototyps konnte das Team auf Ergebnisse aus dem Vorgängerprojekt MELIST zurückgreifen. Dabei ist ein Hochdrucksauger entstanden, der an einer schwimmenden Plattform installiert ist – der sogenannte Saugkopf. Dieser löst die Sedimente, wodurch Methangas freigesetzt, aufgefangen und abgesaugt wird. Das Wasser-Sediment-Gas-Gemisch wird auf der Plattform getrennt und das Gas durch eine Vakuumpumpe abgesaugt. Anschließend kann das Sediment dem Fließgewässer unterhalb des Staudamms wieder zugeführt werden.

„Diesen Ansatz, der schon in MELIST zu guten Ergebnissen geführt hat, konnten wir nun weiter verbessern“, so Offermann. „Dazu haben wir das bereits bestehende System um einen neuen Saugkopf, der die Sedimentverlagerung erleichtert und das Gas effektiver aufnimmt, sowie ein 3D-gedrucktes Schwimmerventil ergänzt. Das Ventil ermöglicht in Kombination mit einem Überlauf, dass sich das System selbst reguliert, wodurch der Strombedarf reduziert wird.“ Darüber hinaus seien weitere Bestandteile wie Pumpen und die Steuerung optimiert worden.

Methanernte pro Betriebsstunde mehr als verdoppelt

Durch die Umbauten sei der Prototyp jetzt deutlich effizienter, sagt Offermann: „Wir haben insgesamt drei Modellmaßnahmen an der Wupper-Vorsperre durchgeführt, in denen wir den Prototyp jeweils zwei bis drei Wochen getestet haben. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten wir durch unsere Verbesserungen am Prototyp die Gasernte pro Betriebsstunde von 41 Litern auf ein Gasvolumen von 96 Liter pro Stunde steigern.“

In zwei weiteren aktuell laufenden Forschungsprojekten arbeitet das Team des Labors für Umwelt und Wasser der TH Köln derzeit an Lösungen zur Gasspeicherung und -verwertung sowie der Automatisierung der Plattform. Damit soll zum einen Methan als Ressource zur Stromversorgung zugänglich und zum anderen der Prototyp selbst energiesparender und damit effektiver gemacht werden.

Über die Projekte

Die Projekte „Analyse des Emissionsminderungspotenzials des modifizierten ,RemoGas‘-Verfahrens zur Methanernte während der Sedimentremobilisierung in wasserwirtschaftlichen Stauräumen“ und „Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur Methangaselimination aus wasserwirtschaftlichen Stauräumen bei der Umlagerung von Sedimenten“ wurden von Prof. Dr. Christian Jokiel vom Labor für Wasser und Umwelt der TH Köln geleitet. Projektpartner waren das Institut für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau und die D-Sediment GmbH. Die Projekte wurden von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) mit rund 470.000 Euro gefördert.

Das könnte Sie auch interessieren:

Studie zur Toxizität von Pestiziden in Deutschland
Gewässerschutz durch Sedimentieren und Filtrieren
$50 Million for carbon sequestration and groundwater protection projects

Passende Firmen zum Thema:

Publikationen

Phosphorrückgewinnung als Ressourcenschutz

Phosphorrückgewinnung als Ressourcenschutz

Autor: Andrea Roskosch / Bettina Rechenberg
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2015

Aufgrund der potenziellen Risiken, die Klärschlamm aus der Abwasserreinigung mit sich bringt, wird der Ausstieg aus der landwirtschaftlichen Klärschlammverwertung seit vielen Jahren vom Umweltbundesamt gefordert. Im Koalitionsvertrag für die ...

Zum Produkt

Vorsorgende Leistungen der Wasserversorger für den Gewässer- und Gesundheitsschutz

Vorsorgende Leistungen der Wasserversorger für den Gewässer- und Gesundheitsschutz

Autor: Simone Richter / Jörg Rechenberg
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2015

Wasserversorger erbringen in Deutschland über ihre Kernaufgaben hinaus eine Reihe von unverzichtbaren vorsorgenden Leistungen für den Umwelt- und Gesundheitsschutz. Diese im Aufgabenprofil der Wasserversorger zu erhalten, ist ein besonderes ...

Zum Produkt

Multikriterielle Bewertungsverfahren: Kurzbeschreibung und Defizitanalyse (Teil 1)

Multikriterielle Bewertungsverfahren: Kurzbeschreibung und Defizitanalyse (Teil 1)

Autor: Andreas Hein / Peter Lévai / Kristina Wencki
Themenbereich: gwf - Wasser|Abwasser
Erscheinungsjahr: 2015

Einleitung: In den letzten Jahrzehnten hat sich der Fokus der Wasserwirtschaft stetig gewandelt. Nicht zuletzt bedingt durch die Nachhaltigkeitsdebatte besteht das Ziel der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung längst nicht mehr in der reinen ...

Zum Produkt

Sie möchten die gwf Wasser + Abwasser testen

Bestellen Sie Ihr kostenloses Probeheft

Überzeugen Sie sich selbst: Gerne senden wir Ihnen die gwf Wasser + Abwasser kostenlos und unverbindlich zur Probe!

Finance Illustration 03