Im Bereich remove erforschen und entwickeln wir

neue Verfahren zur Entfernung von Mikroplastik und Mikroschadstoffen aus der Umwelt

.

Mikroschadstoffe in der Abwasserreinigung



Seit einigen Jahren ist bekannt, dass es Abwasserinhaltsstoffe gibt, welche während der Abwasserreinigung in der kommunalen Kläranlage lediglich geringfügig bis gar nicht entfernt werden können. Die Rede ist von anthropogenen Spurenstoffen oder Mikroschadstoffen.



Mikroschadstoffe sind synthetisch hergestellte, nicht natürliche Mikroverunreinigungen, welche in geringsten Konzentrationen von milliardstel (Nano) bis millionstel (Mikro) Gramm pro Liter gefunden werden. Zu ihnen gehören Substanzen wie Pharmazeutika, Pestizide, aber auch Mikroplastik.

Man unterscheidet die

Gesamtheit der organisch-chemischen Belastungen in gelöste und ungelöste oder nicht lösliche organisch-chemische Verbindungen

. Jede Verbindung hat in Wasser eine bestimmte Reaktionsart, wird entweder vollständig oder teilweise abgebaut, umgewandelt oder verlässt ungehindert z.B. die drei Reinigungsstufen einer Kläranlage und gelangt wieder ins Ökosystem.

Mikroschadstoffe und Umweltrelevanz



Um eine qualifizierte Aussage über das

Verhalten dieser Verunreinigungen in der Umwelt und deren Umweltrelevanz

treffen zu können, betrachtet man neben den

chemischen und physikalischen auch die kombinierten umweltspezifischen Eigenschaften und ermittelt die (öko-)toxikologischen Einflüsse in Abhängigkeit der Umweltfaktoren (Persistenz, Abbaubarkeit, etc.).



Der

Verdünnungsfaktor senkt i.A. den (öko-)toxikologischen Einfluss,

die Stoffe gelten dann als vermindert (öko-)toxikologisch relevant. In den letzten Jahren werden jedoch vermehrt

Mikroschadstoffe im Wasserkreislauf

detektiert, von denen bekannt ist, dass sie das

Ökosystem nachhaltig stören

können.
Übersichtsgrafik über organisch-chemische Wasserverschmutzungen und die <br> Anwendungs- und Lösungsorientierte Herangehensweise von Wasser 3.0 im Bereich der verantwortungsbewussten Forschung

Mikroschadstoffe und die vierte Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen



Aufgrund der Tatsache, dass viele Mikroschadstoffe ungehindert die drei Reinigungsstufen einer kommunalen Kläranlage passieren können, wird der Wunsch nach einer zusätzlichen vierten Reinigungsstufe für die zentrale Abwassersanierung lauter, die sich genau um die Substanzen kümmern soll, die vorher nicht entfernt werden konnten, aber potentiell als gefährlich eingestuft werden.

Die Anforderungen an diese vierte Reinigungsstufe sind komplex. Mit dem Stand der Technik und geringfügigen Anpassungen gelangt man sehr häufig schneller als Limit der Reinigungsleistung.



Einerseits muss die Reinigungsstufe ein breites Spektrum an problematischen Substanzen, den Mikroschadstoffen, weitgehend entfernen können, andererseits gilt es auch, unerwünschte Nebenprodukte, die beispielsweise durch chemische oder biologische Umwandlungen entstehen, zu vermeiden oder für den Kläranlagenbetreiber kontrollierbar zu gestalten

.
Zusätzlich muss die

vierte Reinigungsstufe für geschultes Personal einfach zu bedienen

sowie in eine bestehende Anlage integrierbar sein. Ein angemessener, vertretbarer,

Kosten/Nutzen-Faktor

ist zugrunde zu legen.

Zum aktuellen Zeitpunkt stehen verschiedene

Verfahren zur Entfernung von Mikroschadstoffen

zur Verfügung. Diese können aufgrund ihrer jeweiligen Wirkmechanismen in vier Gruppen unterteilt werden.
Alle Verfahren sind miteinander kombinierbar, jedoch gilt es zu berücksichtigen, dass jedes einzeln betrachtet limitierende Faktoren besitzt, die auch durch die Kombination zweier Verfahrensansätze nicht gänzlich eliminiert werden können. Häufig handelt es sich bei den verfahrenstechnischen Grenzen um z. B. die Ungewissheit über Nebenprodukte bei oxidativen Verfahren, Schlupf und Desorption von Pulveraktivkohle, hohe Verbräuche chemischer Hilfsmittel, Wirtschaftlichkeitsfaktoren oder personelle bzw. räumliche Kapazität. Auch Investitionskosten wie der bauliche Aufwand sind für Kläranlagen mit weniger günstigen Rahmenbedingungen limitierende Faktoren.

Aus diesem Grund erforschen wir bei Wasser 3.0 neue Materialkompositionen und Verfahren, die es ermöglichen, Mikroschadstoffe und Mikroplastik in Summe zu entfernen >und somit nachhaltig die Umwelt zu schützen und dies unabhängig davon, wo die Belastungen auftreten

.

Innerhalb der aktuellen Forschungs-und Entwicklungsarbeiten im Bereich remove beschäftigen wir uns mit Lösungen für die simultane Entfernung von Mikroplastik und Mikroschadstoffen. Einsatzgebiet ist u.a. die vierte Reinigungsstufe auf Kläranlagen.