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Mit innovativen Technologien den „Abfall“ aus dem Abwasser gewinnen

Lässt sich Abwasser in Bioenergie und hochwertige biologische Produkte verwandeln? Eine EU-finanzierte Forschergruppe hat nun eine Abwasser-Kreislaufwirtschaft mit kostengünstigen und umweltfreundlichen Technologien und Verfahren erschaffen, die dazu in der Lage sind.

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Es ist davon auszugehen, dass die Nachfrage nach Wasser in den kommenden Jahrzehnten deutlich steigen wird. Gleichzeitig muss fast ein Fünftel der Weltbevölkerung bereits mit Wasserknappheit leben und die Situation wird sich eher noch verschlechtern. Das EU-finanzierte Projekt INCOVER hat in dem Übergang von der reinen Abwasseraufbereitung hin zur Aufbereitung mit gleichzeitiger Rückgewinnung von biologischen Produkten eine Situation erkannt, die für alle Seiten von Nutzen ist.

Schätze aus dem Abwasser bergen

Wie Projektkoordinator Juan Antonio Alvarez Rodriguez erläutert, „wandelt INCOVER das Abwasser einem Ansatz der ‚Kreislaufwirtschaft‘ folgend in wertvolle Produkte um.“ Das Wissenschaftlerteam entwickelte innovative Technologien, die Biomasse produzieren und der anaeroben Gärung sowie der Nährstoff- und Wasserrückgewinnung aus kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Abwässern dienen. Biokunststoffe wie zum Beispiel kompostierbare und im Meer abbaubare Polyhydroxyalkanoate (PHA) können noch immer nur schwer mit den konventionellen Polymeren auf Basis fossiler Brennstoffe konkurrieren. Hauptursache dafür sind kostenaufwendige Produktionsabläufe. Bei INCOVER stellte Abwasser mit hohem organischen Anteil Kohlenstoff als kostengünstiges Substrat für Gemeinschaften aus Mikroalgen und Bakterien bereit, ohne dass eine kostenintensive Sterilisation erforderlich ist. Alvarez zufolge „ermöglichte der innovative PHA-Produktionsprozess eine erfolgreiche Rückgewinnung von täglich 2,6 kg Polyhydroxyalkanoaten aus phototrophen Mikroalgen-Bakterien-Systemen, mit denen Abwasser aus Haushalten und andere Abwässer mit hohem Gehalt an organischen Stoffen behandelt werden. Bei einer Effizienz der PHA-Gewinnung von 85 % sind mit den Anlagen Einnahmen in Höhe von 1,06 EUR pro Kubikmeter Abwasser zu erzielen.“ Dank INCOVER kann die Kunststoffindustrie nun kostengünstig nachhaltige und umweltfreundliche Polyhydroxyalkanoate beziehen. INCOVER lieferte außerdem eine kosteneffiziente und umweltfreundliche Biogasreinigungstechnologie, die zur Erfüllung der weltweit immer strengeren Vorschriften beiträgt. „Diese Biogasreinigungstechnologie kann täglich acht Kubikmeter hochwertiges Biomethan erzeugen, das sich für die Einspeisung in Erdgasnetze oder den Einsatz als Biokraftstoff für Fahrzeuge eignet“, sagt Alvarez. Auch die Kläranlage selbst kann mit diesem Biomethan betrieben werden, wodurch die Betriebskosten der Anlage erheblich gesenkt und ihr CO2-Fußabdruck ausgeglichen wird. 38 % des weltweit verbrauchten Süßwassers werden von der Landwirtschaft beansprucht. INCOVER hat ein solarbetriebenes System für Ultrafiltration und anodische Oxidation entwickelt. „Die kostengünstigen Desinfektionssysteme von INCOVER können täglich zehn Kubikmeter pathogenfreies Abwasser für Bewässerungszwecke und die industrielle Nutzung bereitstellen“, erklärt Alvarez. Zusätzlich zu den Technologien für Polyhydroxyalkanoate, Biomethan und Wasserreinigung entwickelte INCOVER außerdem Verfahren zur Rückgewinnung von 30 kg organischen Säuren pro Tag, nach denen in der Industrie starke Nachfrage besteht, sowie zur Rückgewinnung von 60-70 % des Phosphors und Stickstoffs, die direkt als biologische Düngemittel eingesetzt werden können. Diese Technologien mit hohem Mehrwert wurden an drei verschiedenen europäischen Standorten im großtechnischen Maßstab demonstriert.

Umsetzung erhält Unterstützung

Außerdem entwickelte INCOVER zur Unterstützung der Behörden und des Anlagenmanagements bei der Auswahl der Technologien und zur Förderung der Beratung im Sinne der Markteinführung ein auf die Technologie zugeschnittenes Entscheidungshilfesystem (Decision Support System, DSS), das auf einem Rahmenwerk für auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Lebenszyklusanalyse basiert. Die INCOVER-Lösungen für Technologien und Produkte werden die Gesamtkosten des Betriebs und der Wartung kommunaler und industrieller Kläranlagen schätzungsweise um mindestens 50 % senken. Das Projekt INCOVER präsentierte seine Technologien auf 101 Veranstaltungen und veröffentlichte 73 Pressemitteilungen. Die Ergebnisse fanden internationale Anerkennung. Das Projekt gewann den ersten Jahrespreis der Wasserindustrie 2018 für die Klärschlammverwertungs- und Ressourcenrückgewinnungsinitiative und war einer von zehn Gewinnern des POWER-Ideenwettbewerbs für nachhaltige Gemeinschaften 2019. Mit den innovativen Prozessen und Produkten von INCOVER können nun die Abläufe der Kreislaufwirtschaft für Abwasser geschlossen und dessen verborgene Schätze genutzt werden.

Schlüsselbegriffe

INCOVER, Abwasser, Wasser, Polyhydroxyalkanoate (PHA), Biomethan, Mikroalgen, Bakterien, Kreislaufwirtschaft, Landwirtschaft, Kohlenstoff, Bewässerung, biologischer Dünger

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