Technik zur Abwasseraufbereitung stark verbessert

Forscher an der Universität Lakehead haben eine vielversprechende Wasseraufbereitungstechnik entwickelt. Eine Kombination von photokatalytischen und elektrochemischen Verfahren bzw. der Einsatz von Licht und Strom beim Neutralisieren von Verschmutzungen versprechen eine Reinigungswirkung von über 90 Prozent.

Das neu entwickelte Verfahren soll bereits in zwei Jahren Marktreife erlangen. Ein Patentantrag ist bereits gestellt worden. „Biologische Wasseraufbereitungsverfahren sind nicht für jegliche Art von Abwasser geeignet. Bei hoher Proteinkonzentration und sehr hohen oder sehr niedrigen PH-Werten ist das Überleben selbst für Bakterien schwierig“, sagt Aicheng Chen, Forschungsleiter an der Universität Lakehead in Ontario.

Weltweit wird eine Vielzahl verschiedenartiger Ansätze (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/080716031/) verfolgt. „Im Regelfall kommen bei der Industrieabwasseraufbereitung aber auf Mikroorganismen basierende (biologische) Verfahren zum Einsatz. Auf Photokatalyse setzende Techniken eignen sich zwar für spezielle Stoffe, sind derzeit aber wohl eher als eine ergänzende Technologie anzusehen“, meint hingegen Hans Curt Flemming, Leiter des Fachbereichs Chemie – Biofilm Centre an der Universität Duisburg http://www.uni-due.de/biofilm-centre/ , auf Anfrage von pressetext. Biologische Ansätze hätten den großen Vorteil, dass im Wasser gelöste Schadstoffe in ungelöste Biomasse- und Stoffwechselprodukte umgewandelt werden. Diese Prozesse ließen sich zudem ohne großen Aufwand automatisieren.

Bei der von Chen entwickelten Technik wird eine Elektrode mit einem Photokatalysator und die zweite Elektrode mit einem Elektrokatalysator überzogen. An der einen Elektrode trifft ultraviolette Strahlung meist auf Titaniumdioxid als Photokatalysator, was dessen Elektronen in einen höheren Energiezustand versetzt. So entstehende Lücken in der Atomstruktur mit positiver Ladung sollen dann zur Oxidation allfälliger Schadstoffe im Wasser führen. An der zweiten Elektrode würde ein durch den Elektrokatalysator geleiteter Strom einen ähnlichen Effekt nach sich ziehen. Die beim separaten Betrieb beider Verfahren anfallenden Kosten waren bislang nicht vertretbar. Die unterschiedlich präparierten Elektroden hätten laut Angaben von Chen im Zuge dreistündiger Tests zwei Nitrophenol-Verbindungen, die bei der Herstellung von Pestiziden und Fungiziden häufig Verwendung finden und in Industrieabwässern vorkommen, fast zur Gänze entfernt. Bei separater Anwendung seien in der gleichen Zeit lediglich 30 bis 60 Prozent der Kontaminierungen neutralisiert worden.

Zum Problem könnten daher vielfältige Verschmutzungen werden. Zudem bereitet die zeitlich begrenzte Reaktionsfähigkeit des eingesetzten Materials Titaniumdioxid Sorgen. Chen experimentiert daher mit Nanostrukturen von Titaniumdioxid, um eine längere Reaktionsfähigkeit zu erreichen. Es handle sich dennoch um einen geeigneten Katalysator, da das Material weder sonderlich reaktionsfreudig noch toxisch sei. Chens Ansatz sei vielversprechend und komme zumindest für Detailanwendungen in Frage, so der Tenor unter Experten in Technology Review. Photokatalysatoren können aber auch von Biofilmen überzogen werden, was die von durchdringendem Licht abhängige Reaktion verhindert.

Einer Studie von Luxresearch.com http://www.luxresearchinc.com zufolge soll der globale Wasserverbrauch bis 2030 um weitere 40 Prozent ansteigen, was effizientere Aufbereitungsverfahren zwingend notwendig macht. Weltweit sollen sich dann mit der Bereitstellung von Wasser zu erwirtschaftende Umsätze auf über eine Bio. Dollar belaufen.