Analysator überwacht und neutralisiert Schwefelwasserstoff aus Kanalisation
Schwefelwasserstoff (H2S), auch bekannt als ein nach faulen Eiern riechendes Gas, entsteht häufig als ein Nebenprodukt des bakteriellen Abbaus organischer Stoffe im Abwasser aus der Kanalisation. Das giftige Gas sammelt sich in den Rohren. Dort reagiert es mit einem Biofilm an den Wänden und bildet die stark korrosive Schwefelsäure, welche die Wände schwer schädigen kann. Ihre Reparatur kostet allein in Europa jedes Jahr 250 Mrd. EUR. Schwefelwasserstoff dringt je nach örtlichen Bedingungen unvorhersehbar in die Kanalisation ein und verlässt diese auf dieselbe Weise wieder, weshalb das Gas im gesamten Rohrnetz durchweg überwacht werden muss. Theoretisch könnten die Betreiber den Schwefelwasserstoff, sobald er entdeckt wurde, je nach Bedarf mit Chemikalien neutralisieren. Da sich eine exakte Überwachung bisher jedoch als schwierig erwiesen hat, ist der Einsatz der teuren Chemikalien ungenau und unverhältnismäßig. Die Folge: Verschwendung und hohe Kosten.
Automatisches System zur Erkennung von Schwefelwasserstoff
Europa benötigt ein System, das Schwefelwasserstoff über das gesamte Kanalisationsnetz hinweg automatisch überwacht, und genau das ist dem EU-finanzierten Projekt H2S Analyzer gelungen. Ein vorangegangenes EU-finanziertes Projekt mit demselben Namen hatte bereits ein neues Sensor- und Analysesystem entwickelt. Das aktuelle Projekt konnte dieses auf den neuesten Stand bringen, die Behandlungsmethode weiterentwickeln und die Produktion für die Markteinführung ausweiten. „Wir haben ein neues Verfahren für die Gasextraktion entwickelt und damit das Schwefelwasserstoffgas aus der Probe extrahiert“, erklärt der Projektkoordinator Dr. Michael Hahn. „Das heißt, dass die Beispielmatrix nicht mit dem Sensor in Kontakt tritt, wodurch hohe Sensitivität und stabile Ergebnisse gewährleistet werden.“ Entsprechend der entwickelten Lösung werden im gesamten Kanalisationsnetz Geräte mit der Größe einer Mikrowelle über der Wasserlinie installiert. Diese überwachen dann die Konzentration des Schwefelwasserstoffes kontinuierlich und automatisch. Ein Kontrollsystem verbindet alle Sensoren, berechnet die Quantität der neutralisierenden Chemikalien, die beim jeweiligen Sensor benötigt werden, und nimmt die gezielte Abgabe in Echtzeit vor. Dadurch verbleibt das Schwefelwasserstoffniveau bei Null. Da bei dieser Methode nur die tatsächlich benötigte Menge an Chemikalien zum Einsatz kommt, sind die Kosten deutlich geringer als bei vorhergehenden Alternativen. Außerdem werden somit Schäden an den Rohrwänden verhindert, weshalb keine teuren Reparaturen mehr nötig sind.
Erfolgreiche Praxisdemonstration
Der Analysator hat den Technologie-Reifegrad 7 erreicht, was so viel heißt, dass ein Prototyp zufriedenstellend in einer Betriebsumgebung vorgeführt wurde. Tests haben gezeigt, dass das System Schwefelwasserstoffkonzentrationen ab 0,01 ppm erkennen kann und dass 40 bis 50 % weniger neutralisierende Chemikalien als zuvor eingesetzt werden. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass die Kosten für die Verwaltung der Abwasserinfrastruktur um mehr als 40 % sinken könnten, während gleichzeitig ihre Lebensdauer von derzeit 10 bis 60 Jahren auf mehr als 100 Jahre verlängert wird. „Unser wichtigstes Ergebnis war die Schaffung einer neuen Norm“, merkt Hahn an. „Wir arbeiten mit der ASTM, ehemals Amerikanische Gesellschaft für Tests und Materialien, dem Deutschen Institut für Normung (DIN) und anderen Normungsausschüssen zusammen. Im Laufe des Jahres 2021 haben wir den Entwurf einer neuen ASTM-Norm zur Überwachung von Schwefelwasserstoff durch die Gasextraktion finalisiert, die auf unserem Verfahren und Gerät basiert.“ ASTM-Verfahren finden weltweit Anwendung. Der H2S-Analysator richtet sich an kommunale und private Abwassergesellschaften sowie an europäische Prüflabore. Zusammen haben sie einen Marktanteil, der mehr als 1,5 Mrd. EUR wert ist. Das neue System übertrifft Wettbewerber und wird letztendlich zu einem besseren Abwasserinfrastrukturmanagement führen, für das erheblich weniger Kosten anfallen.
Schlüsselbegriffe
H2S Analyzer, H2S, Kanalisation, Abwasser, Sensor, Schwefelwasserstoff, Überwachung, Gasextraktion, neutralisierende Chemikalien
