Membrantechnologie optimiert Abwassertechnik
Gerade in trockenen Regionen der Erde geht der Trend zum Wasserrecycling. Durch Filtration mit Mikro-, Ultra-, Nano- oder sogenannten Umkehrosmosemembranen können Abwässer künftig direkt wiederverwendet werden. So wolle zum Beispiel Peking ab 2014 seine Abwässer zu 100 % in den Kreislauf einspeisen, sagte Heiner Markhoff, Leiter der Sparte Water & Process Technologies im US-Konzern General Electric, und erklärte, wie „Re-Use“ funktioniert und welche Kunden dabei besonders weit sind.
Peking: Ab 2014 alle Abwässer zu 100 % aufbereiten.
Foto: Siemens
Markhoff: Wir können Abwässer zumindest so gut aufbereiten, dass sie direkt wieder in industrielle Prozesse oder landwirtschaftliche Bewässerung zurückfließen. Sie müssen nach der Aufbereitung nicht mehr in die Kanalisation oder Vorfluter eingeleitet werden. In einigen Industriebranchen gibt es auch nahezu geschlossene Wasserkreisläufe.
Wenn es Unternehmen darauf anlegen, bleiben durchaus 90 % bis 95 % des Wassers im Kreislauf, wobei dieser Anteil natürlich vom Grad der Kontamination abhängt.
In Singapur liegt der „Re-Use“-Anteil heute bei 30 % und soll mittelfristig auf 50 % bis 60 % steigen. Dieser Anteil ist in trockenen Regionen der USA bereits Realität. Und Peking hat sich zum Ziel gesetzt, seine Abwässer spätestens ab 2014 zu 100 % aufzubereiten und zurück in den Kreislauf zu speisen. Je stärker der Wassermangel einer Region, desto aufgeschlossener sind die Verantwortlichen dem Re-Use gegenüber und desto ökonomischer ist diese Lösung. Dass es weltweit komplett geschlossene Kreisläufe geben wird, ist aber unwahrscheinlich. Wo Wasser in Hülle und Fülle vorhanden ist, ist Re-Use weder wirtschaftlich noch geboten.
Klar. Wenn ich an Firmen wie Coca-Cola, Pepsi oder Nestle denke, an die großen Autohersteller –, dann gibt es durchaus Interesse, den Wasserverbrauch herunterzuschrauben. Auch wir als GE haben unseren Wasserbedarf zuletzt weltweit um ein Fünftel gesenkt. Ein weiteres Beispiel, wo Kosten und Image eine große Rolle spielen, ist die Aufbereitung von Ölsanden in Kanada. Hier liegt das Re-Use-Ziel bei 90 %.
Vor allem Membran-Bioreaktoren mit Ultrafiltrationsmembranen. Wo Trinkwasserqualität erreicht werden soll, auch Umkehrosmose. Wenn das Wasser besonders kontaminiert ist, etwa in der Mineralölbranche, arbeiten wir zudem mit thermischen Verfahren, wie Verdampfern und Kristallisatoren. Auch die Elektrodialyse, bei der mit Membranen hohe Konzentrationen von Salzen aus dem Wasser gefiltert werden, kommt zum Einsatz.
Sowohl als auch. Viele Kunden nutzen Ultrafiltration als weitere Stufe nach der konventionellen Behandlung. Andere ersetzen konventionelle Technik durch Membrantechnologie. Dabei lassen sich die nötigen Parameter für hochreines Prozesswasser über die Porengrößen einstellen. Das Spektrum reicht von Mikro-, Ultra- und Nano- bis zur Hyperfiltration per Umkehrosmose. Singapur setzt beispielsweise auf die Umkehrosmose, um aufbereitetes Abwasser ins Trinkwasser einzuspeisen.
Sie können auf derselben Grundfläche drei- bis viermal mehr Wasser aufbereiten. Wenn wir konventionelle Anlagen mit unseren Membran-Bioreaktoren vergleichen, schaffen wir mit gleichem Energieeinsatz deutlich höhere Wasserqualitäten und Verfügbarkeit. Um den Energieeinsatz weiter zu senken, nutzen wir anfallendes Klärgas in Gasmotoren oder Blockheizkraftwerken der GE Jenbacher GmbH, der österreichischen Gasmotoren-Sparte von GE.
Noch bewegt sich das im Forschungsstadium. Aber es ist eine spannende Zukunftsoption, Solar- und Windstrom zur Entsalzung von Meer- oder Brackwasser zu verwenden. Wann solche Projekte wirtschaftlich werden, hängt von den Kosten fossiler Energien ab, die bisher für die Meerwasserentsalzung eingesetzt werden.
Die hängt natürlich stark vom Kontaminationsgrad der Abwässer ab. Wo die Membranen als zusätzliche Stufe zur Aufbereitung eingesetzt sind, können sie ein Jahrzehnt und länger halten. Vorgelagerte Filter werden jährlich oder alle zwei Jahre gewechselt. Gerade bei der Elektrodialyse können wir die Membranen regenerieren, indem wir sie unter Strom setzen.
In den Membranen steckt unser Know-how. Sie sind das Herzstück der Technologie. Deshalb geben wir diesen Teil sicher nicht aus der Hand. Daneben liegt unser Know-how in der Steuerung der weitgehend automatisierten Prozesse. Anlagenparameter und Wasserqualität werden ständig überwacht. Bei Wartungen haben die Monteure Zugriff auf diese Daten. Und wenn eine Störung auftritt, können sie die Ursache schon im Vorfeld analysieren.
Die BRIC-Staaten und der Mittlere Osten haben oft enormen Nachholbedarf im Wassersektor. Dort wachsen die Wassermärkte drei- bis viermal schneller als in den Industrienationen. Sie brauchen enorme Mengen Wasser für ihre wachsenden Industrien und wissen zugleich, dass sie diese wertvolle Ressource schonen müssen. Gleiches gilt für Regionen in Kanada und Australien, wo Ölsande oder unkonventionelle Erdgasquellen gefördert werden. Auch dort werden hoch effiziente Wassertechnologien benötigt, um die ökologischen Nebenwirkungen auf ein Minimum zu reduzieren.
Auf jeden Fall verzeichnen wir in der Membrantechnik sehr viel schnelleres Wachstum als bei konventionellen Systemen. Die Kosten sind heute über den Lebenszyklus der Anlagen auf vergleichbarem Niveau, wobei wir mit der Membrantechnologie die beschriebenen Vorteile in Qualität, Durchsatz und Verfügbarkeit erreichen. Auch wenn die Anfangsinvestitionen höher liegen, ist es nur eine Frage der Zeit, bis sie konventionelle Technik aus dem Markt verdrängt.
Das sehen wir durchaus. Es gibt allein in China inzwischen 15 bis 20 Hersteller von Membranen. Noch sehen wir uns technologisch klar in Front. Aber diese Wettbewerber entwickeln sich sowohl in ihrem Heimatmarkt als auch im Windschatten international operierender Bau- und Rohstoffkonzerne.
PETER TRECHOW
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