Physikalisch-chemische Wassertechnologien

Wasser wird in zahlreichen industriellen Produktionsprozessen verwendet. Ob als Lösungsmittel oder Transportmedium, als Kühl- oder Waschwasser, als Reaktant oder Produkt – Wasser spielt häufig eine zentrale Rolle. Steigende Kosten bei der Abwasserreinigung und -entsorgung, regionaler oder saisonaler Wassermangel, aber auch ein wachsendes Umweltbewusstsein machen die Aufbereitung und Wiederverwendung von Prozesswässern für Unternehmen zu einer essenziellen Herausforderung. Im Wasser enthaltene Wertstoffe zurückzugewinnen und aufzubereiten, trägt dazu bei, natürliche Ressourcen zu erhalten. Die Umwandlung von Stoffen zur Wertsteigerung bietet dabei zusätzliche Ertragsquellen für Unternehmen. Die Entwicklung physikalischer und chemischer Prozesse rund um das Thema Wasser stellt den Schwerpunkt unseres Leistungsspektrums dar.

Technologien

 

Wasseraufbereitung

Das Fraunhofer IGB verfügt über verschiedene oxidative Verfahren (Advanced Oxidation Processes) und mobile Anlagen zur Reinigung von Wasser mit organischen Bestandteilen, die in Kläranlagen nicht entfernt werden können. Mit neuen, am IGB entwickelten Technologien entstehen nur durch die Behandlung mit Strom (Elektrolyse) oder durch energiereiche UV-Strahlung (Photolyse) reaktive Hydroxylradikale, welche die organischen Moleküle zu abbaubaren Verbindungen bzw. vollständig zu Kohlenstoffdioxid oxidieren – ohne Zugabe von Chemikalien.
 

Stofftrennung

Steigende Kosten bei der Abwasserreinigung und -entsorgung, regionaler oder saisonaler Wassermangel, aber auch ein wachsendes Umweltbewusstsein machen die Aufbereitung und Wiederverwendung von Prozesswässern für Unternehmen zu einer essenziellen Herausforderung. Das Fraunhofer IGB hat verschiedene Technologien zur Abtrennung und Rückgewinnung im Wasser enthaltener Wertstoffe enwickelt: So können mit Elektrodialyse oder kapazitiver Deionisierung Salze, mit der Free-Flow-Elektrophorese anorganische Moleküle und mit der Elektromembranfiltration Proteine abgetrennt werden.
 

Elektrochemie

Mit am IGB entwickelten Gasdiffusionselektroden können wir Überschussstrom aus dem fluktuierenden regenerativen Stromangebot zur elektrosynthetischen Bereitstellung von Basischemikalien einsetzen. Zur Prozessentwicklung stehen skalierbare Durchflusszellen zur Verfügung, die durch Austausch der Gasdiffusionslage schnell adaptierbar sind.

Systeme

Prozessentwicklung

Im Fokus unserer Forschung und Entwicklung zur Reinigung industrieller Prozess- und Abwässer stehen innovative Technologien. Wir entwickeln daher prozesstechnisch energieoptimierte Verfahren, erarbeiten Lösungen für die Nutzung von erneuerbaren Energien oder Abwärme und berücksichtigen bei der Implementierung, dass sich Anlagen in Abhängigkeit von der Auslastung des Stromnetzes steuern lassen. Aus diesen Faktoren resultiert direkt auch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit der Prozesse, sodass mit unserem Ansatz ökologische und ökonomische Anforderungen gleichermaßen erfüllt werden.

Prozessoptimierung

In vielen Fällen können die derzeit etablierten Verfahren und Systeme die Aufgaben ohne Anpassung und Unterstützung durch neuartige, selektive Systeme nicht leisten. Das Fraunhofer IGB hat diese Notwendigkeit erkannt und arbeitet an der Weiterentwicklung bestehender Prozesse wie Adsorption, Filtration, Flockung/Fällung, Elektrodialyse, Homogenisierung und Desinfektion sowie an neuen Prozessansätzen und Komponenten. Neue Konzepte und Technologien werden am Fraunhofer IGB zusammen mit Industriepartnern bis zum industriellen Maßstab entwickelt. Wasseraufbereitung und Kreislaufführung von Prozesswasser können so wirtschaftlich und nachhaltig gestaltet werden.

Systemintegration

Der selektiven, werterhaltenden Abtrennung von Inhaltsstoffen aus Abwasser kommte eine steigende Bedeutung zu. Aufgrund der komplexen Zusammensetzung typischer industrieller Prozesswässer ist eine solche Stofftrennung in einem Schritt üblicherweise nicht möglich. Durch die Kombination und Integration verschiedener Verfahren erarbeiten wir effiziente, aufeinander abgestimmte Lösungen, die in Bezug auf Selektivität und Energieeffizienz in ihrer Gesamtwirkung als Prozesskette optimiert sind.