Seit 2012 arbeiteten wir im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten an der Universität, wo Dr. Katrin Schuhen bis Mai 2018 als Juniorprofessorin tätig war, mit Hybridkieselgelen. Den Beginn machten damals Untersuchungen dieser Materialklasse hinsichtlich der Entfernung von gelösten organisch-chemischen Verbindungen aus unserem (Ab-)Wasser (Medikamente, Medikamentenrückstände, Pestizide, uvm.). 2016 starteten wir das Projekt Wasser 3.0 PE-X.

Auf Basis des chemischen, insbesondere polymerwissenschaftlichen, Hintergrunds von Dr. Katrin Schuhen verbunden mit ihren intensiven Forschungen auf dem Gebiet der Organischen und Ökologischen Chemie, entwickelte sie mit ihrem Doktoranden Adrian Herbort ein Konzept, welches innerhalb von drei Jahren zum Verfahren „Wasser 3.0 PE-X“ weiterentwickelt wurde.

Der Beginn war eine Art „Wunschliste“, eine Ideensammlung, die die Zielsetzung von Beginn der Arbeiten an klar formulierte: Das Verfahren soll alltagstauglich, praxisorientiert, kostengünstig, effizient, im Dauerbetrieb stabil laufend und vor allem überall auf der Welt einsetzbar sein. Als i-Tüpfelchen stand auf dem Zettel, dass Mikroplastik an der Oberflächen entfernt werden sollte und nicht über einen Bodensatz.

Übergeordnet war unser Ziel, mit einem innovativen Ansatz das steigende globale Problem der Mikroplastik-Belastung in unserem Wasser und damit in unseren Nahrungsmitteln zu lösen.

Die Funktionsweise ist eine komplexe Angelegenheit, die auf physikalisch-chemischen Gesetzmäßigkeiten und Abläufen basiert und die wir uns zu Nutze machen. Zum Stand der Technik in verständlicher Form: Unter Wasser 3.0 PE-X haben wir eine neuartige Separationstechnik entwickelt, die ein Partikelwachstum – eine Zunahme des Volumens und dadurch der Größe – bei Mikroplastik auslöst. Durch diese volumenmäßige Vergrößerung kann das Mikroplastik leichter vom (Ab-)Wasser getrennt werden.

Dieses Konzept zur nachhaltigen Entfernung von Mikro- und Nanoplastik basiert auf einer Drei-Schritt-Synthese: Partikel durch eine Wasser-Analyse vor jedem Reinigungsprozess identifizieren, Partikelwachstum durch Zugabe von nicht umwelt- bzw. gesundheitsschädlichen chemischen Substanzen auslösen und abschließend die entstandenen Aggregate herausfiltern bzw. abschöpfen. Am Ende der (Ab-)Wasserreinigung steht Mikroplastik-freies Wasser.

Zusammengefasst: Wir machen aus vielen kleinen Mikroplastikpartikeln in einem Material-Technologie-Schritt wenige größere Aggregate, die auf der Oberfläche aufschwimmen und leicht entfernt werden können.

Wasser 3.0 PE-X ist überall da einsetzbar, wo die Notwendigkeit besteht, Mikroplastik aus dem (Ab-)Wasser zu entfernen, in Kläranlagen genauso wie in industriellen Prozessanlagen, in Privathaushalten oder in Meerwassernutzungsprozessen.

Unsere Lösungen machen– wie die Gewässer auch – nicht vor Grenzen halt, sondern sind auch für den internationalen Einsatz optimal geeignet. Mit dem von uns entwickelten Verfahren wird erstmals eine effiziente Entfernung von Mikroplastik möglich. Es ist skalierbar, unabhängig vom Standort oder Land adaptierbar und darüber hinaus kombinierbar, um die Belastung von Mikroplastik im Ökosystem dieser Welt zu verhindern. Jegliche Süß- und Salzwasserumgebung kann von unserem Verfahren nachhaltig profitieren. Wir entwickeln Lösungen für den weltweiten Markt.

Wir verbauen unsere komplette Technologie in mobilen Containern. Diese sind einfach installierbar, sie brauchen nicht viel Platz, die Stromkosten halten sich auch in Grenzen und der Auftraggeber braucht nur eine Zuleitung und eine Ableitung des Wassers bereitzustellen. Der Gesamtprozess ist im Vergleich zu anderen Verfahren wartungsarm, die Betriebskosten richten sich nach dem Belastungsgrad des Wassers, die Anschaffungskosten sind überschaubar.

Als Ergebnis am Ende des Gesamtprozesses erhält man sauberes Wasser, eine Sekundärstoffverwertung der Abfallprodukte und den Schutz des Klärschlamms vor Kontaminationen durch Mikroplastik, was sich ebenfalls positiv auf die Gesamtkosten auswirkt.

Gleich mehrere Studien haben die Fähigkeit konventioneller und innovativer Klärtechnologien untersucht, Kunststoffe aus dem (Ab-)Wasser zu entfernen. Diese Studien zeigen zwar, dass konventionelle Klärbehandlungen einen hohen Prozentsatz – zwischen 90 und 98 Prozent – der vorhandenen Mikroplastikpartikel reduzieren können. Allerdings ist so eine konventionelle Kläranlage kein in sich geschlossener Mikrokosmos, sondern angebunden an ein öffentliches Ökosystem. Denn diese Studien vernachlässigen leider sehr oft bei der Kommunikation solch positiver Untersuchungsergebnisse, dass die meisten Mikroplastikpartikel zwar aus dem Abwasser entfernt werden, diese aber in den Klärschlamm und über die Verwendung dieses Klärschlamms z.B. als Dünger in der Landwirtschaft wiederum in das Ökosystem gelangen. Demnach kann man hier nicht von einer effizienten, nachhaltigen Entfernung von Mikroplastik sprechen, sondern von einer Verlagerung des Problems vom Wasser aufs Land und über das Land durch z.B. Regen wieder ins Wasser.

Hinzukommt und das ist ein nicht zu vernachlässigender Aspekt, dass Mikroplastik innerhalb der Kläranlage in den Becken nicht komplett absinkt, oder sich nur eindimensional verhält. Mikroplastik ist eine Mischung aus vielen unterschiedlichen Bestandteilen, einige Kunststoffe sinken ab, diese landen im Klärschlamm, andere schwimmen auf, oder halten sich in der Schwebe und werden nicht innerhalb der Reinigungsstufen entfernt, wodurch sie in die Nachklärung gelangen. Auch hier kann man nicht 100% gewährleisten, dass nicht die Partikel in die Vorflut gelangen und dann wieder ins Ökosystem gespült werden.

Was wir bei Wasser 3.0 mit der Vorschaltung einer Mikroplastik-Entfernung bezwecken, ist, dass wir den Klärschlamm schützen und gleichzeitig aufwerten. Denn wir können vorgeschaltet auch andere Schadstofffrachten entfernen und einer nachhaltigen Nutzung des Klärschlamms somit wieder eine Plattform bieten.

Genau diese Zielsetzung erreichen wir mit Wasser 3.0. Wir wollen Stoffkreisläufe schließen und nicht durch Einbahnstraßen-Aktionismus Chancen verbauen. Cradle-to-cradle statt cradle-to-grave.

Wir bei Wasser 3.0 betrachten das Thema „Wasser- und Abwasser-Reinigung“ als ganzheitlichen Prozess bzw. Beitrag zu einer nachhaltig besseren Umwelt. Deshalb beschränken wir uns natürlich nicht nur auf die Beseitigung von Mikroplastik. Wir bieten marktreife Lösungen zur Beseitigung von Pharmazeutika, Industriechemikalien, Schwermetallen, Pestiziden, Hormonen, Röntgenkontrastmittel und weiteren Schadstoffen an. Hierbei kombinieren wir unsere Verfahren auch mit bereits vorhandener Technologie, beispielweise mit Absorptionsverfahren mittels Pulveraktivkohle. Unsere Verfahren sind aufeinander abgestimmt sowie individuell auf die jeweilige (Ab-)Wasser-Qualität angepasst. So garantieren wir eine auf jede Anforderung bzw. jede Anlage zugeschnittene Lösung – singulär, in Kombination oder adaptiv.