Filter by Themen
Filter by Kategorien
Filter by Veranstaltungsschlagworte
FS Logoi

Wasser als Schlüssel für neue Ressourcenkreisläufe

Abwasser beinhaltet einen wertvollen Schatz, den es zu heben gilt. Neben sauberem Wasser, in industriellen Prozessen und der Landwirtschaft wieder eingesetzt werden kann, können Energie und wichtige Rohstoffe zurückgewonnen werden. Allein der Energieinhalt des Abwassers wird europaweit auf etwa 87,5 TWh/a geschätzt, soviel, wie 12 Großkraftwerke produzieren. Darüber hinaus können Abwässer etwa 1,7 Mio. t Stickstoff und 0,275 Mio. t Phosphor pro Jahr zurückgewonnen werden und so Kunstdüngerprodukte ersetzen.

von | 12.10.21

Abwasser beinhaltet einen wertvollen Schatz, den es zu heben gilt. Neben sauberem Wasser, das in industriellen Prozessen und der Landwirtschaft wieder eingesetzt werden kann, können Energie und wichtige Rohstoffe zurückgewonnen werden. Allein der Energieinhalt des Abwassers wird europaweit auf etwa 87,5 TWh/a* geschätzt, soviel, wie 12 Großkraftwerke produzieren. Darüber hinaus können Abwässer etwa 1,7 Mio. t Stickstoff und 0,275 Mio. t Phosphor pro Jahr zurückgewonnen werden und so Kunstdüngerprodukte ersetzen. Dadurch werden wiederum CO₂-Emissionen vermieden. Diese Zahlen sind die Motivation für vielversprechende Projekte am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, in denen unter Einsatz von keramischen Filtern und Membranen Rohstoffe und Energie aus Abwasser und Klärschlamm gewonnen werden. Dr. Burkhard Faßauer erläuterte diese Projekte im Rahmen der Online-Veranstaltung „Early Morning Science mit Fraunhofer“ am 12. Oktober 2021.

* diese Zahl wurde von den Partnern im EU-Projekt POWERSTEP genannt.

Heißgasfiltration bei der Klärschlammverbrennung

Im Klärwerk bleibt nach der Abwasserbehandlung Klärschlamm übrig, der neben wertvollem Phosphor auch teils umwelt- und gesundheitsschädliche Schwermetalle wie Blei, Kadmium und Nickel enthält. Daher geben die Kreislauftechnologen den Klärschlamm in einen Wirbelschichtverbrennungsreaktor und überführen die Schwermetalle bei Temperaturen zwischen 800 und 1000 °C durch Zugabe von Additiven in Gase. Diese werden mit Hilfe von speziellen hochtemperaturbeständigen keramischen Filterelementen direkt im Verbrennungsprozess abgetrennt. Zurück bleibt eine Asche, die bis zu 15 % aus Phosphat besteht. Ohne die Schwermetalle lässt sich dieser Mineralstoff leichter aus der Asche extrahieren und als ertragssteigernder Dünger auf Felder ausbringen. In weiteren Prozessschritten wäre es auch möglich, einige der abgetrennten Schwermetalle für den industriellen Einsatz aufzuwerten. Derzeit rüsten die Fraunhofer-Ingenieure diese Trenntechnologie gemeinsam mit der Technischen Universität Dresden und der LTC – Lufttechnik Crimmitschau GmbH in einer Pilotanlage in Pirna nach, um die beschriebene Methode in Großversuchen zu evaluieren.

Kommunales Abwasser als Energielieferant

Durch Klärschlamm-Faulung lässt sich aus Abwasser auch Klärgas gewinnen, das zu 60 Prozent aus Methan besteht. Die restlichen Anteile entfallen auf Kohlendioxid und andere Verbindungen. Mit kohlenstoffbasierten Filtern des Fraunhofer IKTS lässt sich das CO2 aus dem Klärgas inzwischen herausfiltern. Dies steigert einerseits den Wirkungsgrad der klärgasbefeuerten Blockheizkraftwerke (BKHW), die Strom und Wärme erzeugen. Andererseits lassen sich auf dieser Basis in Zukunft auch komplexe Kreisläufe aufbauen: Aus dem abgetrennten CO2 und grünem Wasserstoff könnten über die Fischer-Tropsch-Synthese werthaltige Produkte wie synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Alternativ könnte man das abgetrennte CO2 aber auch in Gewächshäuser pumpen und damit die Ernteerträge steigern. Hierbei sind platzsparende Kultivierungstechniken wie die vertikale Landwirtschaft (»Vertical Farming«) vorstellbar, die sich in direkter Nähe zu Klärwerken befinden. Daraus würden sich ganz neue Geschäftsmodelle für kommunale Klärwerke ergeben.

Grüner Wasserstoff aus Bergbauwässern

Sulfatbelastete Bergbauabwässer sind ein ernstes Problem: Sie bringen natürliche Ökosysteme aus dem Gleichgewicht und versäuern ganze Wasserkreisläufe. Doch auch diese Bergbau-Hinterlassenschaften können sich dank moderner elektrochemischer Verfahren von einer Last in eine Ressource verwandeln. Die dafür entwickelten IKTS-Anlagen leiten die Abwässer aus dem Bergbau direkt in eine Kaskade aus aufeinanderfolgenden elektrochemischen Flusszellen. Darin befinden sich Membranen sowie Elektroden. Liegt Strom an, reichern sich in einer Richtung die geladenen Sulfate immer weiter an. Danach ist es ein Leichtes, die Sulfate mit Stickstoff-Verbindungen zu hochwertigem Ammoniumsulfat-Dünger zu kombinieren. Als Nebenprodukt entsteht zudem Wasserstoff. Dieser gilt als besonders umweltverträglicher Energieträger und als begehrter Ausgangsstoff für viele Industrieprozesse. Derzeit testet das IKTS diese Reinigungs- und Veredelungsverfahren für Bergbauabwässer in Versuchsanlagen wie »TERZINN« und »Rainitza«. Die Ergebnisse sind vielversprechend. Daher wollen die Forscher diese Methoden in Zukunft in einen größeren Maßstab übertragen.

Weitere Informationen s. www.ikts.fraunhofer.de.

Bildquelle, falls nicht im Bild oben angegeben:

Heißgasfilter mit keramischen Filterelementen zur Wertstoffrückgewinnung bei der Klär-schlammverbrennung, Pilotanlage in Pirna von TU Dresden, LTC – Lufttechnik Crimmitschau GmbH und Fraunhofer IKTS. © Fraunhofer IKTS

Jetzt Newsletter abonnieren

Stoff für Ihr Wissen, jede Woche in Ihrem Postfach.

Hier anmelden

Abwasser-Zweckverband Südholstein wird 60 Jahre
Abwasser-Zweckverband Südholstein wird 60 Jahre

Der Abwasser-Zweckverband (AZV) Südholstein ist 60 Jahre alt geworden. Am 14. Juli 1965 gründete sich der Verband mit Feststellung seiner ersten Satzung. Damit machte er im Kreis Pinneberg und Umgebung den Weg frei für Umwelt- und Gewässerschutz sowie bessere Lebensbedingungen durch die zentrale Abwasserentsorgung.

mehr lesen
The role of nanoplastic in marine pollution is greater than assumed
The role of nanoplastic in marine pollution is greater than assumed

Nanoplastic particles are less than one micrometre in size, but by mass, their share in marine pollution is comparable to that of microplastic. This is the result of a study conducted by scientists from the Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) and the Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ).

mehr lesen
Joint Danube Survey 5: Großes Donau-Untersuchungsprojekt startet
Joint Danube Survey 5: Großes Donau-Untersuchungsprojekt startet

Alle sechs Jahre führen Experten aus dem Donauraum eine gemeinsame Untersuchung der Donau namens „Joint Danube Survey“ durch. In diesem Jahr realisiert die Internationale Kommission zum Schutz der Donau (IKSD), Österreich, gemeinsam mit 13 weiteren Donauländern das weltweit größte Überwachungsprojekt an Oberflächengewässern mit 100 beteiligten Institutionen.

mehr lesen

Passende Firmen zum Thema:

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