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Symbiotische Algen und Bakterien behandeln salzhaltiges Abwasser

Ein EU-finanziertes Projekt setzt auf die nützliche symbiotische Beziehung zwischen Algen und Bakterien, um aus salzigem Abwasser auf kostengünstige Weise Wasser, Energie und Nährstoffe zu gewinnen.

Gesellschaft
Lebensmittel und natürliche Ressourcen
Grundlagenforschung

Die Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie produziert Jahr für Jahr große Mengen an Abwasser. Obwohl die Abwässer durch EU-Richtlinien geregelt sind, produzieren einige Teile dieser Branche – insbesondere bei der Herstellung von Fischkonserven und eingelegtem Gemüse, bei der Fleischverarbeitung, in Gerbereien, bei der Aquakultur und in anderen Bereichen – sehr salziges Wasser mit hohen Gehalten an organischen Substanzen. Diese Abwässer sind nicht nur umweltschädlich, sondern auch schwierig und teuer zu behandeln, was besonders für kleine Unternehmen schwierig ist. „Die Hauptkosten der Abwasserbehandlung entfallen auf die Energie, die benötigt wird, um das Abwasser mit Sauerstoff anzureichern, damit organische Abfälle abbauende Bakterien atmen können“, merkt Dr. José Ignacio Lozano an, der das EU-finanzierte Projekt SALTGAE leitete. Durch Hinzufügen von Algen in die Gleichung der Wasseraufbereitung will das Projekt die Gesamtkosten der Wasseraufbereitung um 25 % senken. Und es wird noch besser: Der Prozess erzeugt Energie in Form von Biogas (Methan), das für Energieanwendungen zur Verfügung steht, und gewinnt Nährstoffe (hauptsächlich Phosphor und Stickstoff) zurück, die in übermäßigen Mengen das Wasser belasten können. Eine gut aufeinander abgestimmte Synergie Die modulare Wasseraufbereitungstechnologie von SALTGAE reinigt salzhaltiges Abwasser, das beträchtliche Mengen an organischem Material enthält, und wertet gleichzeitig die resultierende Biomasse zu verschiedenen Nebenprodukten auf. In einer ersten Stufe wird das Abwasser mit einem hohen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) mit Hilfe eines zweiphasigen anaeroben Vergärungsprozesses behandelt. In dieser Stufe wird die organische Substanz von den sorgfältig ausgewählten Bakterien, die sich an hohe Salzgehalte anpassen können, in Biomasse umgewandelt. In einem weiteren Schritt wird dieses teilweise gereinigte Wasser in einen Algenteich geleitet, wo Algen und Bakterien mit vereinter Kraft Nährstoffe (Phosphor und Stickstoff) zurückgewinnen und Algenextrakte zu Chemikalien, essbaren Beschichtungen und neuen Baumaterialien aufgewertet werden. Die Bakterien arbeiten auf symbiotische Weise und wandeln die restliche organische Substanz in CO2 um. Dieses wird von den Algen verbraucht, wobei es durch Sonnenenergie in Biomasse umgewandelt wird. Gleichzeitig wird den Bakterien durch die Algen Sauerstoff zugeführt. Die dritte Stufe der SALTGAE-Aufbereitungstechnologie umfasst den Einsatz von Membrantechnologie zum Herausfiltern des Salzgehalts und unterstützt die Wiederverwendung als hochwertiges Wasser. Chancen für KMU Gegenwärtig werden drei Demonstrationsstandorte mit drei verschiedenen Szenarien betrieben. „Durch den Einsatz einer Kombination aus Bakterien und Algen können wir 90 % der für die Belüftung erforderlichen Energie einsparen und dabei gleichzeitig CO2 in den Kreislauf zurückführen, das sonst in die Atmosphäre abgegeben würde. Zudem kann die erzeugte Algenbiomasse weiterverwendet und verkauft werden“, ergänzt der technische Leiter Robert Reinhard. Der Standort in Italien behandelt Abwässer aus der Milchindustrie, in Slowenien gibt es eine Anlage für Gerbereiabwässer, während der Standort in Israel Abfälle aus der Fischzucht weiterverarbeitet. Die an allen Standorten erzeugte Algenbiomasse konnte in Form mehrerer Produkte von Ferkelfutter über essbare Schutzbeschichtungen für Obst bis hin zu Biokompositen zum 3D-Drucken mit Erfolg getestet werden. SALTGAE bietet den KMU beträchtliche Vorteile, da sie mit dem Verkauf von Biomasse als neuer Einnahmequelle ihre Abwässer wirtschaftlicher und effektiver behandeln können. „Und wenn wir schon von Zahlen reden: Für einen Kubikmeter kommunales Abwasser sind bis zu 7 kWh für die Entfernung gelöster organischer Schadstoffe notwendig und üblicherweise verbrauchen wir 0,5 kWh zusätzlich für die Belüftung“, erläutert Dr. Lozano. „Obwohl die KMU nur 5 % des Nahrungsmittel- und Getränkesektors der EU bilden, handelt es sich doch um 15 000 Unternehmen mit einem Gesamtumsatz von 64 Mrd. EUR, so dass der Markt nicht zu unterschätzen ist“, so Reinhard abschließend.

Schlüsselbegriffe

SALTGAE, Algen, Bakterien, Abwasser, Belüftung, salzhaltig, Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie, organische Abfälle, Biogas, anaerobe Vergärung

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