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Application of Microbial Fuel Cells for waste water treatment

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Mikrobielle Brennstoffzellen können Abwasser reinigen

EU-finanzierte Forscher haben das Design von mikrobiellen Brennstoffzellen (MBZ) so verbessert, dass sie als zuverlässiges und kostengünstiges System in abgelegenen Gebieten zur Dekontamination von Abwasser eingesetzt werden können.

Klimawandel und Umwelt

Sauberes Wasser ist für den Menschen lebenswichtig, doch diese unersetzbare Ressource ist weltweit von Verschmutzung aus Wohnungsbau, Industrie und Wirtschaft bedroht. Glücklicherweise bewegt sich die Gesellschaft in Richtung einer Kreislaufwirtschaft, in der das Recycling von Wasser eine Schlüsselrolle spielt und das traditionelle Wachstumsmodell von Gewinnung, Produktion, Konsum und Entsorgung nicht mehr greift. Momentan wächst die Weltbevölkerung jährlich um etwa 80 Millionen Menschen, das heißt, der Bedarf an Süßwasser steigt pro Jahr um 64 Milliarden Kubikmeter. Wasser muss darum und vor allem aufgrund der drohenden Wasserknappheit dringend wieder aufbereitet werden, sodass die Entwicklung von Systemen zur Wasseraufbereitung sich mehr und mehr am steigenden Bedarf ausrichtet. Im Horizont 2020-Projekt MEMBio wurde deshalb ein effizientes, vielseitig einsetzbares und umweltfreundliches Verfahren für die industrielle Synthese von biokompatiblen keramischen Gerüstmembranen entwickelt, mit denen sich Abwasser aufbereiten lässt. „Unser System senkt den Energiebedarf und damit die Entstehung von Schlamm, und das bei minimalem Wartungsaufwand“, so Dr. Jonas Gurauskis, Projektkoordinator und Gründer von AENEAM Advanced Membrane Technologies. Verbesserungen in Technologie und interner Politik Membranen von MEMBio sind MBZ-Einheiten, deren Design im Vergleich zu Standard-MBZ verbessert wurde. Diese nutzen lebende Mikroorganismen, um ein organisches Substrat direkt in elektrische Energie umzuwandeln. „Bei unseren Zellen geht es aber nicht primär um die Stromerzeugung, sondern darum, dass Mikroorganismen in der Anode der Zelle Schadstoffe aufnehmen“, erklärt Dr. Gurauskis. Die Forscher haben umfassende Funktionstests durchgeführt, um das System vor der vollständigen Kommerzialisierung zu validieren, und anhand von Marktanalysen einen technischen Fahrplan entwickelt. „Wir haben drei verschiedene Kundengruppen als Zielgruppen ausgemacht und entsprechend ausgerichtete Pilotstudien angesetzt“, so Dr. Gurauskis. „Wir werden die Leistung von drei verschiedenen Prototypen in realen Umgebungen evaluieren und darauf aufbauend das Design unserer Membranen anpassen, was uns der Marktreife näherbringt.“ Neben dem technischen Fahrplan wurden weitere Ziel erreicht, wie eine neue Politik für den Umgang mit geistigem Eigentum, die mit Hilfe eines EU-Mentors erarbeitet wurde. Dr. Gurauskis dazu: „Wir sind mit der Anleitung, die wir dabei bekommen haben, äußerst zufrieden. Als kleines Unternehmen ist es schwer für uns, Ressourcen für das klassische Management von geistigem Eigentum bereitzustellen, bei dem alles patentiert werden muss. Nach einigem Brainstorming haben wir uns für eine Strategie der Ausübungsfreiheit entschieden.“ Volle technische Unterstützung Das Projekt wird die Erkenntnisse und Designs aus MEMBio in quelloffenen Fachzeitschriften veröffentlichen, nach dem Prinzip „so offen wie möglich, so restriktiv wie nötig“. „Mit diesem Ansatz wird das Patentverfahren erleichtert und sichergestellt, dass kein anderes Unternehmen etwas zum Patent anmeldet, das unseren Membranen ähnelt“, bemerkt Dr. Gurauskis. MEMBio bietet Unternehmen im agro-industriellen Bereich nicht nur ein Wasseraufbereitungssystem, sondern auch die dazugehörige Wartung und Beratung. Eingesetzt werden die Zellen in entlegenen Agrar- oder Industriegebieten, deren Abwasser vor der Entsorgung oder Wiederverwendung aufbereitet werden muss. „Es sollte nochmal betont werden, dass die Zellen äußerst wartungsarm sind. Dadurch sind sie die ideale Lösung für Regionen der Dritten Welt, wo Standardtechnologien zu Wasseraufbereitung nicht funktionieren, weil zu wenig geschultes Personal vor Ort ist oder es zu wenige Möglichkeiten gibt, die Anlagen in Betrieb zu halten“, erklärt Dr. Gurauskis.

Schlüsselbegriffe

MEMBio, mikrobielle Brennstoffzelle (MBZ), Wasseraufbereitung, Abwasser, geistiges Eigentum, Energieeffizienz

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