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Abwasserbehandlung macht Fortschritte in Richtung Kreislaufwirtschaft

Bei der Abwasserbehandlung geht es längst nicht mehr nur um die Wiederaufbereitung von Wasser. Forscher zeigen, wie Energie, Nährstoffe und Nebenprodukte mit Mehrwert aus Abwasser gewonnen werden können.

© BsWei, Shutterstock

Wasserknappheit stellt sowohl ein natürliches als auch ein vom Menschen verursachtes Problem dar. Obwohl Süßwasser auf unserem Planeten keine Mangelware ist, so ist es doch ungleichmäßig verteilt und wird in hohem Maße verschwendet, verschmutzt und nicht nachhaltig bewirtschaftet. Die Abwasserbehandlung wirkt diesem Problem entgegen, indem Abwasser so umgewandelt wird, dass es wiederverwendet oder in die Umwelt zurückgeführt werden kann. Nach Angaben eines europaweiten Konsortiums, das an dem EU-finanzierten Projekt INCOVER (Innovative Eco-Technologies for Resource Recovery from Wastewater) arbeitet, kann diese Sanitärtechnik sogar noch mehr bewirken. INCOVER testet neue Lösungen, um die Betriebskosten zu halbieren, Energie zu erzeugen, Nebenprodukte mit Mehrwert zu gewinnen und die Treibhausgasemissionen um bis zu 80 % zu senken. Wie auf der Projektwebsite angegeben, strebt INCOVER den Übergang von der reinen Abwasserbehandlung „hin zur Aufbereitung mit gleichzeitiger Rückgewinnung von biologischen Produkten“ an. Zu diesem Zweck haben die Projektpartner eine Vielzahl von Technologien entwickelt, die zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen. Diese innovativen Technologien wurden bereits einzeln im Labormaßstab erprobt und sollen nun gemeinsam in drei Großanlagen getestet werden, in denen Abwässer aus Gemeinden, landwirtschaftlichen Betrieben sowie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verarbeitet werden. Die Demonstrationsstandorte in Deutschland und Spanien zeigen, wie Ressourcen wie Energie und Nährstoffe sowie Produkte wie organischer Dünger, Biomethan und Biokunststoffe aus Abwasser gewonnen werden können. Horizontale Photobioreaktoren Die Anlage im spanischen Viladecans verfügt über drei horizontale Photobioreaktoren, die Mikroalgenbiomasse produzieren, die von Cyanobakterien dominiert wird. Dabei wird landwirtschaftliches Abwasser in Photobioreaktoren eingespeist, um die Cyanobakterienkonzentrationen im ersten Reaktor zu erhöhen und Polyhydroxybutyrat, einen biologisch abbaubaren Biokunststoff, in den beiden anderen Reaktoren anzureichern. Die aus dem dritten Photobioreaktor gewonnene Biomasse wird in einem anaeroben Fermenter mit Sekundärklärschlamm behandelt, um Biogas zu erzeugen. Der Schlamm wird anschließend in einer Pflanzenkläranlage behandelt, während das Wasser aus dem Nachklärbecken in Nährstoff-Rückgewinnungskolonnen behandelt und mittels solarbetriebener Ultrafiltration desinfiziert wird. Das resultierende Abwasser wird schließlich zu Bewässerungszwecken verwendet. Algenbasierte Teichsysteme Algenbasierte Teichsysteme werden derzeit an zwei Standorten in Südspanien getestet. In Chiclana de la Frontera wird die Produktion von Polyhydroxyalkanoat (PHA), einem weiteren biologisch abbaubaren Biokunststoff, durch ein zweistufiges anaerobes photosynthetisches algenbasiertes Teichsystem erreicht. Nach der PHA-Produktion wird die verbleibende Biomasse durch thermische Vorbehandlung und einen anaeroben Kofermentationsprozess in Biogas umgewandelt. Biomethan wird mithilfe einer integrierten Biogasaufbereitungstechnologie hergestellt. Der zweite Standort ist die Abwasseraufbereitungsanlage in El Toyo, Almería, wo ein 3 000 m² großes algenbasiertes Teichsystem angelegt wurde, um zur Bewässerung geeignetes Wasser zu erhalten. Das Abwasser wird direkt ohne anaerobe oder primäre Nachklärbecken behandelt. Damit ist dieses System das weltweit erste vollständige algenbasierte Teichsystem dieser Größe, das auf diese Weise betrieben wird. Pflanzenfilter werden verwendet, um die Phosphor- und Stickstoffrückgewinnung zu verbessern. Solarbetriebene Desinfektionssysteme gewährleisten die Sicherheit des Bewässerungswassers und ein intelligentes Bewässerungssystem sorgt für Energie- und Wassereffizienz. Biomasse- und Abwasserbehandlung In Leipzig, Deutschland, wird ein biotechnologisches Verfahren auf Hefebasis verwendet, um organische Säure aus Industrieabwässern des Lebensmittelsektors herzustellen. Nach der Extraktion der Säure werden die Rückstände zur Herstellung von Biogas verwendet, das zur Stromerzeugung oder zum Heizen genutzt wird. Abschließend wird überschüssiger anaerober Schlamm mittels hydrothermaler Karbonisierung behandelt, um Biomasse in gebrauchsfertige Bodendünger umzuwandeln. Die Leistung der INCOVER-Technologien wird derzeit in ein System zur Unterstützung der Entscheidungsfindung integriert. Dieses System soll den Wasserbehörden helfen, die Investitionen auszuwählen, die ihren Bedürfnissen am besten entsprechen. Als nächstes konzentriert sich INCOVER auf die Optimierung all dieser Prozesse. Weitere Informationen: INCOVER-Projektwebsite

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