Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Nutzung und Rückgewinnung von Abwasserinhaltsstoffen

Prozess- und Abwasser als Quelle für Rohstoffe und Energie

Die technologischen Herausforderungen rund um das Thema Wasser sind vielfältig. Sollen die vorhandenen Ressourcen besser genutzt oder neue erschlossen werden, müssen innovative Wege beschritten werden: Dezentrale und anpassbare Infrastruktursysteme, die Wasser sammeln und verteilen, spielen hierbei eine ebenso entscheidende Rolle wie Möglichkeiten der Mehrfachnutzung. Eine bedarfsgerechte Reinigung von Abwasser kann mit moderner, kostengünstiger Filtertechnik und angepassten biologischen Prozessen erreicht werden. Im Idealfall werden die Inhaltsstoffe des Abwassers bei der Reinigung nahezu vollständig energetisch und stofflich verwertet.

Stoffliche oder energetische Nutzung organischer Fracht

Abwässer enthalten einerseits eine teilweise hohe organischen Fracht. Liegen hohe Konzentrationen einer bestimmten Verbindung vor, kann es sich auch lohnen, diese selektiv für eine weitere Nutzung abzutrennen.

Rückgewinnung von Nährstoffen

Neben der organischen Fracht enthalten Abwässer typischerweise größere Mengen an Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor, Magnesium, Kalium oder Schwefel. Sie werden mit großem Aufwand und teilweise enormem Energieverbrauch durch Nitrifikation, Denitrifikation und biologische Phosphorelimination (sogenannte Bio-P-Prozesse) aus Abwässern entfernt, damit sie nicht in die Oberflächengewässer gelangen und hier zur Eutrophierung führen.

Neue am Institut entwickelten Konzepte und Verfahren zielen darauf ab, diese Nährstoffe als direkt einsetzbare Düngemittel zurückzugewinnen.

Entfernung und Rückgewinnung von Metallen – Biosorption und Biofällung

Durch Biosorption können Metalle aus Prozessabwässern an mikrobielle Oberflächen gebunden werden. Bei der Biofällung werden in der wässrigen Phase gelöste Metalle (CuSO4, NiSO4, ZnSO4) durch mikrobielle Prozesse, beispielsweise mit anaeroben Mikroorganismen als Katalysatoren, gefällt und in schwer lösliche partikuläre Bestandteile überführt (CuS, NiS, ZnS). Für eine effektive Prozessführung setzen wir immobilisierte oder suspendierte Biomasse ein. Auf diese Weise können beispielsweise Schwermetalle aus Kühlschmierstoffen gewonnen werden.

Referenzprojekte

Biotechnische Metallfällung im Festbettumlaufreaktor

 

Bevor industrielle Abwässer gereinigt und entsorgt werden können, müssen sie ganz unterschiedlich aufgearbeitet werden. Dies hängt von einzelnen Faktoren ab wie z. B. Verschmutzungsart und Konzentration, Durchsatz und Reinigungsgrad, aber auch wirtschaftliche und technische Umsetzungsmöglichkeit. Der Reinigungsprozess kann dabei biologische, chemische oder mechanische Verfahrensschritte erfordern, wobei es in den meisten Fällen von Vorteil ist, verschiedene geeignete Verfahrensschritte in einem Prozess zu kombinieren.

zum Projekt

Rückgewinnung von Metallen – Molecular Sorting

 

Ziel des Recyclings von Stoffen als Sekundärrohstoffe ist die effiziente Bereitstellung in originaler Rohstoffqualität. Für die industrielle Umsetzung genügt es nicht, nur einzelne Prozessstufen bereitzustellen. Vielmehr ist eine schlüssige Prozesskette für ein integriertes Recyclingkonzept von Metallen gefragt.

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