Aggressive Moleküle gegen Gift 19.04.2013, 12:47 Uhr

Neue Verfahren zur Reinigung von Wasser

Kläranlagen sind beim Abbau von vielen Schadstoffen, die in geringen Konzentrationen vorliegen, überfordert. Plasmen, Kunststoffkügelchen und elektrische Felder schaffen Abhilfe.

Sickerwasserproben: Fraunhofer-Forscher haben neue Verfahren zur Reinigung von Abwasser entwickelt.

Sickerwasserproben: Fraunhofer-Forscher haben neue Verfahren zur Reinigung von Abwasser entwickelt.

Foto: Fraunhofer IGB

Viele Medikamente landen im Abwasser, Düngemittel und Arzneimittel für Tiere ebenso und nicht zuletzt winzige Mengen an Schadstoffen aus industrieller Produktion. Ihre Konzentration im Trinkwasser ist zwar noch nicht alarmierend. Doch sie steigt stetig an, weil Kläranlagen sie weder entfernen noch zerstören. Nötig sind neue Techniken, die in einem Versuchsstand des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart getestet werden.

Eins dieser neuen Verfahren ist die Plasmabehandlung, die bisher vor allem zur Reinigung von Oberflächen genutzt wird.

Offener Plasmareaktor.

Offener Plasmareaktor.

Foto: Fraunhofer IGB

Die Stuttgarter Forscher stellten fest, dass sie auch geeignet ist, schwer abbaubare Schadstoffe in Wasser zu zerstören. Ein Plasma ist ein gasartiger Aggregatzustand, der durch Hochspannung erzeugt wird.

Es besteht aus elektrisch geladenen Teilchen und so genannten Radikalen, das sind sehr aggressive Moleküle, die mit allem reagieren, was ihnen in die Quere kommt.

Sie sind für Menschen gefährlich, weil sie Krebs verursachen. Wenn sie in die Nähe von Schadstoffmolekülen kommen entfalten sie dagegen erwünschte Aktivitäten. Sie fangen sie ein und reagieren mit ihnen. Dabei entstehen fast ausschließlich harmlose Moleküle, die ohnehin in der Luft enthalten sind wie Stickstoff und Kohlendioxid.

Besonders eindrucksvoll war ein Versuch mit dem Farbstoff Methylenblau. Innerhalb von wenigen Minuten waren die intensiv leuchtenden Farbmoleküle zerstört, die Flüssigkeit glasklar.

Auch Cyanide, also starke Gifte, werden beim Plasmaangriff in Minutenschnelle zerstört. Die Fraunhofer-Forscher wollen das Verfahren gemeinsam mit Industriepartnern weiter optimieren und zur Marktreife bringen.

In einem zweiten Verfahren setzen die Wissenschaftler kleine Kunststoffkügelchen ein, denen Stoffe beigemischt sind, an denen Schadstoffe haften bleiben. Sie werden auf der Oberfläche poröser Füllkörper befestigt, die in das zu reinigende Wasser eintauchen.

Füllkörper mit Adsorberpartikeln.

Füllkörper mit Adsorberpartikeln.

Foto: Fraunhofer IGB

Wenn sie mit Schadstoffen gesättigt sind werden sie aufbereitet. Dabei werden die Schadstoffe, die jetzt in konzentrierter Form vorliegen, abgewaschen und vernichtet. Eingesetzt werden sie, um Schadstoffe zu binden, die sich in geringen Konzentrationen im Wasser befinden.

Mit Strom gegen giftige Deponieabwässer

Speziell zur Reinigung der Sickerwässer von Müllkippen ist ein Verfahren gedacht, das die Stuttgarter mit Partnern aus fünf Ländern im Rahmen des von der EU geförderten Projekts CleanLeachate entwickelt haben.

Das hoch belastete Abwasser wird in einen Reaktor gefüllt, den eine Membran in zwei Kammern teilt. Zwischen ihnen wird ein elektrisches Feld aufgebaut. In der Kammer, in der sich der Pluspol (Anode) befindet, werden die Schadstoffe oxidiert. Dabei verlieren sie bereits einen Teil ihrer Giftigkeit.

Dann werden sie in die zweite Kammer gepumpt, in der ihnen die zusätzlichen sowie die bereits vorher vorhandenen Sauerstoffatome entzogen werden. Übrig bleiben harmlose Stoffe. Das Verfahren wird derzeit in Tschechien im Dauerbetrieb auf einer Mülldeponie getestet. Eine mobile Reinigungsanlage, die nach diesem Prinzip arbeitet, soll an weiteren Giftbrennpunkten eingesetzt werden, um das Verfahren bis zur Marktreife zu verbessern.

Von Wolfgang Kempkens
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