Persistente organische Schadstoffe, wie z. B. Veterinär- und Humanpharmaka, Pflanzen­schutzmittel und Industriechemikalien reichern sich in der aquatischen Umwelt an. Ein voll­ständiger und rückstandsfreier Abbau ist mit den herkömmlichen Verfahren der Wasserauf­bereitung kaum möglich, so dass eine neue Generation hochflexibler, variabel einsetzbarer sowie energie- und materialeffizienter Techno­logien und Verfahren zur Problemlösung erfor­derlich ist. Die Voraussetzung hierfür sind leis­tungsfähige Materialien und Materialverbunde.

Funktionshybride Aufbereitungssysteme

Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit den sächsi­schen Kooperationspartnern WTA Vogtland GmbH, Rhode + Wagner Anlagenbau GmbH und Innotas Elektronik GmbH im Verbundpro­jekt »MemPhOx« funktionshybride, zu Stacks kombinierbare Filtrations-Photokatalyse-Materialverbundsysteme.

Dabei werden

• keramische Mikrofiltrationsmembranen im Planar- oder Tubulardesign,
• zelluläre keramische, mit photokatalytisch hochwirksamem Titandioxid beschichtete Strukturen und
• energieeffiziente, langlebige und umwelt­freundliche UV-LED zur Anregung der katalytischen Reaktion

zu Stacks zusammengeführt und in kontinuierlich betriebene Aufbereitungsanlagen inte­griert. Die kompakten Systeme arbeiten vollständig chemikalienfrei, sind selbstreinigend und ermöglichen eine Abtrennung von par­tikulär gebundenen Schadstoffen bei gleich­zeitiger Sterilfiltration. Durch Oxidation in der nachgeschalteten Photokatalysezone werden organische Spurenstoffe vollständig abgebaut.

Energieeffiziente UV-LED

UV-LED ermöglichen gegenüber konventio­nellen UV-Strahlern eine zielgerichtete Bestrahlung im definierten Zielwellenbereich, wodurch der Abbaueffekt auf den jeweiligen Anwen­dungsfall maßgeschneidert werden kann. Durch Integration der LED auf thermisch hoch­leitfähigen und langzeitstabilen Keramikplatinen konnte ein skalierbares Stacksystem entwickelt werden, welches für Tauchanwendungen hermetisierbar ist.

Labortests mit Modellwässern und kommuna­len Abwässern bestätigen die Eignung des Stacksystems zur Beseitigung von pharmazeutischen Wirkstoffen und pathogenen Mikroorganismen. Das Modulsystem kann sowohl am »point-of-use« als letzter Behandlungsschritt vor dem Verbrauch oder am »point-of-emission« zur Behandlung von organisch belasteten kommunalen und industriellen Abwässern eingesetzt werden.