Mikroschadstoffe und Mikroplastik: Lösungen für die vierte Reinigungsstufe
Mikroschadstoffe und Mikroplastik belasten unsere Gewässer. Kommunalen Kläranlagen erreichen die Limits in ihren Reinigungsleistungen. Der Nationale Wasserdialog sieht vor, die Kläranlagen mit einer 4. Reinigungsstufe auszustatten. Hiermit löst man jedoch nur einen Teil des Problems. Wir forschen an Lösungen zur simultanen Entfernung von Mikroschadstoffen und Mikroplastik. Damit wird Vorsorge messbar und das Wasser nachhaltig geschützt.
Zum Status quo
Die herkömmliche Abwasserreinigung in kommunalen Kläranlagen erfolgt in drei Stufen. Durch diese Prozesse werden die organischen Stoffe im Durchschnitt zu über 95 % entfernt. Im Abwasser verbleiben trotz dieser vermeintlich sehr guten Reinigungsleistung insbesondere Stoffe, die gut wasserlöslich und biologisch schlecht abbaubar sind. Diese Verbindungen werden als anthropogene Spurenstoffe oder Mikroschadstoffe bezeichnet.
Die Konzentration der Mikroschadstoffe im Abwasser liegt im Bereich „Mikrogramm pro Liter“ (= ein Millionstel Gramm pro Liter). Sie stammen im Kommunalabwasser oftmals aus Produkten, die im Haushalt, in öffentlichen Einrichtungen, Industrie, Gewerbe und Landwirtschaft eingesetzt werden. Aufgrund ihrer Stabilität (Persistenz) bleiben sie im Wasserkreislauf langfristig erhalten und können daher auch negative Einflüsse auf die Trinkwasserqualität haben.
Bedenklich sind insbesondere solche Stoffe, die aufgrund bekannter biologischer Wirkungen die Gewässerqualität und die Gewässernutzung beeinflussen können. Als Quelle kommen vor allem Arzneimittel, Biozide, Pflanzenschutzmittel, Wasch- und Reinigungsmittel, Körperpflegeprodukte sowie Baustoffe und Gebrauchsgegenstände in Frage. Im Verhältnis zur Vielfalt an Mikroschadstoffen, die man in Gewässern bisher gefunden hat, sind jedoch nur für relativ wenige Vertreter konkrete Wirkungen bekannt. Maßnahmen zur Verminderung von Einträgen durch Mikroschadstoffe in Gewässer orientieren sich daher am Vorsorgegedanken und somit auch in der Installation von einer 4. Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen.
Ozonierung und Aktivkohle im Rahmen der 4. Reinigungsstufe
Nach dem derzeitigen Stand der Technik und Wirtschaftlichkeit sind im Wesentlichen zwei Verfahren verfügbar: Ozonierung und Aktivkohleadsorption. Diese Verfahren gehen zwar über den aktuellen „Stand der Technik“ in der Abwasserbehandlung hinaus, die die Wasserrahmenrichtlinie vorsieht, haben aber ihre Limitationen und vor allem auch einige nicht zu vernachlässigende Nachteile.
- Ozonierung: Durch Einbringen des starken Oxidationsmittels Ozon in das vorgereinigte Abwasser werden Mikroschadstoffe weitgehend abgebaut. Es entsteht jedoch ein bisher undefinierter Cocktail aus Mikroschadstoffen und deren Abbauprodukten, mit derzeit nicht quantifizierbaren Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit des Menschen.
- Aktivkohleadsorption: Mikroschadstoffe können an Aktivkohle gebunden werden, die entweder als Pulver oder in gekörnter Form (Granulat) eingesetzt wird. Der Mechanismus der Adsorption ist hinreichend untersucht. Die Desorptionseigenschaften, sprich die durch Konkurrenz auf der Oberfläche der Aktivkohle entstehende Ablösung (Leaching) von Schadstoffen und das Andocken sogenannter "guter" natürlicher organisch-chemischer Verbindungen, sind derzeit noch nicht abschließend wissenschaftlich untersucht.
Auch allgemein anerkannte Regeln der Technik für Planung, Errichtung und Betrieb bestehen noch nicht. Entsprechende Projekte wurden bislang in größerem Umfang vor allem in der Schweiz, in Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen auf freiwilliger Basis und gestützt durch nationale und länderspezifische Fördermaßnahmen durchgeführt.
Bei den meisten Vorhaben ergaben sich zusätzliche spezifische Jahreskosten im Bereich von 0,10 bis 0,25 € pro m³ Abwasser. Die tatsächlichen Kosten können im Einzelfall deutlich davon abweichen.
Eine 4. Reinigungsstufe verursacht nicht nur zusätzliche Kosten, sondern hat - im Hinblick auf den Bedarf an Energie und Betriebsmitteln sowie das Abfallaufkommen - auch zusätzliche Auswirkungen auf die Umwelt.
Genau hier setzt Wasser 3.0 an: Mit neuen Forschungskonzepten und technologischen Verfahren.
Unser Ansatz: Die 4. Reinigungsstufe plus oder kurz: Wasser 3.0 PE-X® plus
Wir sind der Meinung, dass die 4. Reinigungsstufe dringend eine ganzheitliche Bewertung hinsichtlich Mikroschadstoffen und Mikroplastik, aber auch zu den Themen Nachhaltigkeit und Effizienz benötigt.
Wir arbeiten daher sowohl an neuen Lösungen für die gleichzeitige Entfernung von Mikroschadstoffen und Mikroplastik aus unseren Abwässern als auch daran, dass die Bürger*innen transparent aufgeklärt werden über Maßnahmen der Abwasserreinigung. Weil Wasser uns alle angeht.
