Forschung zur Wasserreinigung Mikroschadstoffe aus industriellen Abwässern effektiv abbauen

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Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) wird ein Verfahren erforscht, das Wasser mittels eines Oxidationsverfahrens Mikroschadstoffe effektiv abbauen soll. Mit den Forschungen soll die Methode zur Aufbereitung industrieller Abwässer in den technischen Maßstab überführt werden.

Wasser ist im alltäglichen Leben wie in der industriellen Herstellung ein wertvolles Gut, mit dem im Bestfall verantwortungsvoll und sparsam umgegangen wird. Ebenfalls müssen Abwässer behandelt und gereinigt werden, damit sie wieder in den Kreislauf eingespeist werden können. Auf kommunaler und industrieller Ebene sorgen in Deutschland rund 13.000 Kläranlagen für die Reinigung der Abwässer, allerdings stoßen sie an Grenzen.

Vielfältige hergestellte Chemikalien können nicht einwandfrei entfernt werden, wozu etwa chemisch stabile Verbindungen wie Kraftstoffzusätze, Umwelthormone und bromierte Flammschutzmittel zählen. Ebenfalls dazu gehören Perflourtenside, die oft als PFAS (perflourierte Alkylsubstanzen) bekannt sind und in der Herstellung von Antihaftbeschichtungen eine Rolle spielen. 

Dass solche chemisch stabilen Verbindungen nicht zuverlässig gefiltert werden können, entwickelt sich zunehmend zu einem Problem. PFAS als Beispiel lassen sich inzwischen in Böden, Gewässern, Pflanzen, Tieren und im menschlichen Körper nachweisen und stehen im Verdacht, Krebs zu erregen. Besser wäre es also, wenn diese Substanzen nicht in den Wasserkreislauf gelangen. 

Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) wird im Rahmen eines Projekts intensiv an einer Methode zur Aufbereitung industrieller Abwässer und deren Überführung in den technischen Maßstab geforscht. Das bereits entwickelte Vorgehen nutzt die sogenannte hydrodynamische Kavitation, kurz HyKaPro. Worum handelt es sich dabei? 

Sauberes Wasser durch Oxidation und Kavitation

Dr. Sebastian Reinecke vom Institut für Fluiddynamik am HZDR und Leiter des Clean Water Technology Lab (CLEWATEC) erklärt, dass es nun vor allem um die Validierung des neuen Systems ginge. Bei HyKaPro handelt es sich um eine Methode, die traditionell in der Wasserbehandlung genutzte Oxidationsverfahren mit Kavitationseffekten kombiniert, um die Reaktionen zu verstärken. Durch die Technologie werden Dampfblasen in unmittelbarer Nähe der Schadstoffe kollabiert.

„Bei der Implosion der Blasen entstehen Temperaturen von 4.700 Grad Celsius und Drücke von 9.900 Atmosphären, die ihrerseits hochreaktive Prozesse auslösen, die zu einer verbesserten Zersetzung der Mikroschadstoffe führen“, so Reinecke. Beim Kollaps der Dampfblasen unter der Zuführung von Ozon entstehen reaktionsfreudige Hydroxylradikale, die an Schadstoffe andocken und sie in inaktive Fragmente verwandeln. Die HyKaPro-Methode soll jetzt im Laufe der anstehenden Forschung in eine marktreife Technologie verwandelt werden, die in Zusammenarbeit mit Betreibern von Industrie-Kläranlagen erprobt wird. 

Reines Trinkwasser ist das Ziel

Das Projekt startet im Januar 2024, ist auf anderthalb Jahre ausgelegt und wird durch die EFRE-Validierungsförderung durch die Sächsische Aufbaubank mit rund 200.000 Euro unterstützt. Kofinanziert wird das Projekt durch die Europäische Union und durch Steuermittel des vom Sächsischen Landtags beschlossenen Haushalts. HyKaPro, so zeigt sich das CLEWATEC-Team des HZDR zuversichtlich, wird nicht nur die Effizienz der hydrodynamischen Kavitation beweisen, sondern auch einen bedeutenden Beitrag zur umweltfreundlichen Wasserreinigung leisten. Dabei geht’s nicht nur um die kommunale und industrielle Aufbereitung von Abwässern, sondern auch um die Aufbereitung von Wasser in der Landwirtschaft sowie ums Trinkwasser. (sb)

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