DFG-Projekt untersucht Ablagerungen bei der Wasseraufbereitung

Während wir nur zum nächsten Waschbecken gehen müssen, haben weltweit viele hundert Millionen Menschen keinen Zugang zu sauberem Wasser. Aber wer denkt schon beim unbekümmerten Umgang mit der Ressource darüber nach, wie aufwendig es ist, Grund- oder Oberflächenwasser trinkbar zu machen?

Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen (UDE) tun das. In einem neuen DFG-geförderten Projekt untersuchen Wassertechniker und Ingenieure gemeinsam, wie sich Filtermembranen frei von Ablagerungen und schädlichen Schichten halten lassen. Damit wollen sie die Trinkwasseraufbereitung optimieren.

Denn bei jedem Tropfen, der gefiltert wird, bleiben auf der Membranoberfläche die unerwünschten Bestandteile zurück: „Schadstoffe, Bakterien oder Salze lagern sich ab und bilden mit der Zeit eine deckende Schicht“, sagt Prof. Dr. Wojciech Kowalczyk vom Lehrstuhl für Mechanik und Robotik, der mit Prof. Dr. Rolf Gimbel vom Fachgebiet Verfahrens- und Wassertechnik die Rückstände untersucht.

Sie wollen das so genannte „Fouling“, also die Bildung dieser Schichten, besser verstehen. Denn es kann die Filtration stark beeinflussen: „Das Wasser muss mit höherem Energieaufwand durch die Membran gepresst werden. Dabei besitzen die verschiedenen Foulingschichten oft nur einen Durchmesser von wenigen Mikrometern“, erklärt Mathis Keller aus der Arbeitsgruppe. Manchmal ist die Barriere sogar flüssig: „Bei gelösten Substanzen im Wasser, beispielsweise Kochsalz, erhöht sich an der Oberfläche des Filters lediglich die Konzentration des Salzes. Selbst das macht ihn undurchlässiger.“

Je nachdem, welche Stoffe zurückgehalten werden und wie sie miteinander wechselwirken, ändert sich auch der Widerstand der Deckschicht. Das schafft viele Kombinationen, die das UDE-Team erstmals unter praxisnahen Bedingungen erforscht. In den speziell konzipierten Laboranlagen werden dazu Filtrationsversuche mit verschiedenen Zusätzen und unter branchenüblichen Bedingungen durchgeführt.

Per Computersimulation können die Forscher außerdem sehen, wie sich Strömungsverhältnisse und Molekulardynamik beim Fouling auswirken. Ihre Erkenntnisse sollen den Filterprozess optimieren: „Denkbar wäre, dass man speziell die Partikel und Schadstoffe, die dem Membranprozess am meisten zusetzen, schon im Vorlauf entfernt“, sagt Prof. Kowalczyk. „Damit die Anlage effektiver arbeiten kann und weniger Energie und Kosten verbraucht.“

Die Trinkwasseraufbereitung durch Membranen ist eine bewährte Methode, die von der interdisziplinären Arbeitsgruppe seit vielen Jahren vorangetrieben wird. Das neue Projekt des erfolgreichen Teams wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) über drei Jahre mit ca. 530.000 Euro gefördert.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Wojciech Kowalczyk, Tel. 0203/379-3342, wojciech.kowalczyk@uni-due.de; Prof. Dr. Rolf Gimbel, Tel. 0203/379-2864, rolf.gimbel@uni-due.de; Mathis Keller, Tel. 0203/379-3928, mathis.keller@uni-due.de

Redaktion: Carmen Tomlik, Tel. 0203/379-2430
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