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Radically innovative bacterial treatment for recalcitrant industrial wastewater

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Innovative Abwasseraufbereitung nimmt resistente Moleküle ins Visier

Ein neuartiger, integrierter Klärdienst nutzt einen intelligenten Spender, um die für die biologische Behandlung von Industrieabwässern erforderliche Anzahl von Mikroorganismen gleichzeitig zu vermehren, zu erhalten und zu dosieren.

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Die unterschiedliche Zusammensetzung der Schadstoffe in Abwässern erschwert deren Reinigung, da jeder Schadstoff eine spezielle Aufbereitung erfordert, die teuer und ineffizient sein kann. Dadurch geraten Betriebe unter Druck, da sie sich bemühen, die strengen Anforderungen der EU-Rechtsvorschriften an die in das Wasser eingeleiteten Schadstoffe zu erfüllen. Der Einsatz von Bakterien, die gefährliche Moleküle in unschädliche Substanzen aufspalten, ist ein bewährtes Verfahren der biologischen Abwasserreinigung. Das EU-finanzierte Projekt RIBATI geht noch einen Schritt weiter, indem es ein integriertes System entwickelt, das den Prozess genauer gestaltet, weniger technisches Fachwissen voraussetzt und wirksamer ist.

Biologische Behandlung von resistenten Molekülen

Der Auftraggeber von RIBATI, das spanische Unternehmen Amapex Environment, untersuchte mehrere Stämme von Bacillus subtilis und Pseudomonas, bevor er schließlich einen Stamm isolierte, der die Anforderungen an die Bioremediation erfüllte. „Richtig genährt konnten wir eine große Anzahl von Enzymen produzieren, die außerhalb der Bakterien wirken können, so genannte Exoenzyme. Diese bauen dann bestimmte sehr resistente Moleküle in Industrieabwässern ab“, erklärt Joaquim Canadell, CEO von Amapex Environment. In einer anaeroben Umgebung bauen diese Mikroorganismen Stickstoff ab. Das bedeutet, dass die auf Ammonium basierenden Verunreinigungen, die besonders in den Abwässern des Textilsektors sehr häufig vorkommen, durch diesen Stoffwechselprozess abgebaut werden können.

Automatisierung des Systems zur Beseitigung von menschlichem Versagen

Ein Jahr lang arbeitete das Team daran, herauszufinden, welche Inhaltsstoffe der Mikroorganismus benötigt, um in der richtigen Geschwindigkeit zu wachsen und die erforderlichen Exoenzyme zu produzieren. Nachdem sie die richtige Mischung von Nährstoffen gefunden hatten, mussten sie ein System entwickeln, das die Bakterien mit der „Nahrung“ versorgen und gleichzeitig die Vermehrungsrate der Mikroorganismen überwachen konnte. „Wir fanden heraus, dass ein Exponentialfaktor von 3 der ideale Wert ist. Damit war das Behandlungssystem günstig genug, um für die Industrie kosteneffizient zu sein“, sagt Canadell. Nachdem Amapex die für die richtige Vermehrungsrate erforderlichen Nährstoffe ermittelt hatte, musste das Unternehmen herausfinden, wie das Abwasser zum richtigen Zeitpunkt mit der richtigen Menge an Bakterien versetzt werden konnte. Er fügt hinzu: „In Zusammenarbeit mit einem externen Ingenieurdienstleistungsunternehmen haben wir eine intelligente Dosiereinheit erstellt, die gleichzeitig die für die Behandlung des Abwassers erforderliche Menge an Mikroorganismen vermehrt, erhält und dosiert.“ Die intelligente Dosiereinheit überwacht die Bakterienkonzentration während ihrer Vermehrung und ist so programmiert, dass sie je nach der Konzentration des zu behandelnden Abwassers entsprechend mehr oder weniger Bakterien dosiert. Um zu überprüfen, ob alles ordnungsgemäß funktioniert, können Kunden Daten sammeln und an Amapex senden, das dann die Wartung durchführt und eventuell erforderliche Anpassungen vornimmt.

Die Innovation kommt einer Vielzahl von Branchen zugute

Die intelligente Dosiereinheit des RIBATI-Projekts wurde in mehreren Branchen getestet, beispielsweise in der Textil-, Gerberei-, Chemie- und Metallverarbeitungsindustrie. Sie hat ihre Wirksamkeit bei Schadstoffen wie Ölen und Fetten, Paraffinen und Kohlenwasserstoffderivaten sowie Milchsäure bewiesen. Die biologische Abwasseraufbereitung erfordert gegenwärtig viel Zeit, da sich die Bakterien erst fortpflanzen und vermehren müssen, bevor sie den Beckenbereich besiedeln können. „Isolierte und konservierte Bakterien“, so Canadell, „sind teuer und wachsen nur langsam. Die Menge der Bakterien, die erforderlich ist, um mit der Verstoffwechselung von Abwasser zu beginnen, ist so groß, dass entweder eine große Menge eingebracht werden muss, was dann wirtschaftlich nicht machbar ist, oder der Betreiber muss warten, bis sie sich ausreichend vermehrt haben. Normalerweise dauert dies über einen Monat, was angesichts des Zeitdrucks, unter dem Nutzende stehen, nicht machbar ist.“ Die von Amapex entwickelte intelligente Dosiereinheit reduziert den Zeit- und Kostenaufwand, indem sie erkennt, wie viele Bakterien kontextabhängig erforderlich sind und wie die wirksamsten Stämme am besten „gefüttert“ werden können.

Vom Abwasser zum Biogas

Aufgrund des enormen Wasserverbrauchs in den Färbe- und Veredelungsverfahren muss die Textilindustrie zunehmend Strategien anwenden, mit denen sie einen Teil des eingesetzten und anfallenden Wassers recyceln kann. Auf diesen Bereich will sich Amapex in den nächsten Jahren konzentrieren. Aber es bleibt nicht bei der Abwasserreinigung. Das Team hat das Verfahren auch zur Optimierung der Biogasgewinnung in anaeroben Vergärungsanlagen getestet.

Schlüsselbegriffe

RIBATI, Amapex, Abwasserbehandlung, resistente Moleküle, Mikroorganismen, Bioremediation, Exoenzyme, Textilsektor, anaerobe Vergärungsanlagen

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