Weniger Abfall in der Flaschenkorkindustrie
Mit 162 000 Tonnen pro Jahr beherbergt Südwesteuropa die größte Korkproduktion der Welt. Das Hauptprodukt sind dabei Flaschenkorken: Spanien und Portugal produzieren 90 % der weltweit verwendeten Weinkorken. Kork ist zwar ein Naturprodukt, doch durch die Reinigung, Bleiche und Desinfektion bei der Fertigung fallen jedes Jahr bis zu 195 000 Kubikmeter verunreinigtes Abwasser an. Unterstützt über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) wurden im Projekt E-CORK(öffnet in neuem Fenster) verschiedene elektrochemische Behandlungen erforscht, um die Korkindustrie in eine Kreislaufwirtschaft zu verwandeln.
Abwasser im Labor charakterisieren
Die Stipendiatin Ana Rey Barroso arbeitete mit der Universität Coimbra(öffnet in neuem Fenster) und dem Industrieunternehmen Cork Supply(öffnet in neuem Fenster) zusammen. Ihre Standorte in Portugal sind in unmittelbarer Nähe und sie haben bereits zuvor zusammengearbeitet. Das Unternehmen hat Forschende in die Anlagen eingeladen, um die Abwasserreinigung zu erklären, und hat später Proben des Abwassers des Korks für Versuche bereitgestellt. Ausgehend von der Charakterisierung dieser Proben waren Elektrokoagulation und elektrochemische Peroxidation die Verfahren mit dem meisten Potenzial. Die elektrochemischen Verfahren wurden im Labor erforscht und optimiert. Verschiedene Abflüsse des Abwassers wurden in Batches den Verfahren unterzogen und dabei die wichtigsten Betriebsbedingungen untersucht: pH-Wert, Elektrolytzusatz, Stromdichte und verschiedene Opferanoden aus Fe oder Al. Rey berichtet zu den Erfolgen von E-CORK: „Mit Wasserstoffperoxid – einem Nebenprodukt bei der Korkbleiche – kann die Verunreinigung aus dem Abwasser entfernt werden, sodass ein saubererer Abfluss entsteht, der in das Abwassernetz eingeleitet werden kann.“ Das technische Kernproblem im Projekt war die Erkenntnis, dass der Klärschlamm sich nach dem Verfahren nicht gut absetzt, sodass es schwierig war, klares Abwasser zu erhalten. Die Forschenden setzten daher Flockungsmittel ein, also Chemikalien, durch die sich Schwebeteilchen in einer Flüssigkeit zusammenballen.
Elektrokoagulation und elektrochemische Peroxidation
Die Elektrokoagulation ist ein wichtiges chemisches Verfahren bei der Abwasseraufbereitung. Rey erklärt: „Bei der Elektrokoagulation werden organische Verunreinigungen und schwebende Feststoffe im Wasser entfernt, indem sich Flocken bilden, an denen die Verbindungen gebunden sind.“ Die Elektrokoagulation erwies sich als wirksam für Abwässer mit mäßigem chemischem Sauerstoffbedarf (CSB). Der CSB ist ein Maß für die Menge an Sauerstoff, die erforderlich ist, um organische Verbindungen im verunreinigten Wasser aufzubrechen. Bei den Experimenten zeigte sich, dass die elektrochemische Peroxidation eine kostengünstige und effiziente Option für Abwässer mit hohem CSB ist. Rey berichtet: „Durch den Einsatz von Wasserstoffperoxid bei der elektrochemischen Peroxidation dient das Eisen, das im elektrochemischen Reaktor von der Anode abgegeben wird, als Katalysator für das Wasserstoffperoxid, sodass es zu Fenton-Reaktionen(öffnet in neuem Fenster) kommt. Diese fördern die Oxidation organischer Stoffe und sorgen für eine schnellere Beseitigung der Verunreinigung.“ Ein Problem bei der elektrochemischen Peroxidation ist die Notwendigkeit, das Verfahren direkt im Anschluss an die Korkbleiche durchzuführen, um so viel des Wasserstoffperoxids wie möglich zu nutzen. Mit der weiteren Zusammenarbeit zwischen umweltbewussten Unternehmen wie Cork Supply und Forschungsteams an Universitäten wie der Universität Coimbra werden diese Herausforderungen in der Korkindustrie bewältigt und der Weg für optimale Leistungen in einer Kreislaufwirtschaft geebnet.
Schlüsselbegriffe
E-CORK, Wasserstoffperoxid, Elektrokoagulation, Kreislaufwirtschaft, Korkindustrie, elektrochemische Verfahren, Abwasserreinigung, Abwässer der Korkreinigung, elektrochemische Peroxidation
