Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSThüringer Forschergruppe »Sonoassistierte Kombinationsverfahren zur Entfernung von Mikroschadstoffen aus Wasser« (»SoWas«)
Ziel der Forschergruppe »SoWas« ist die Erarbeitung und Qualifizierung von Ultraschall-Kombinationsverfahren zum Abbau von Mikroschadstoffen in Wasser. Im Ergebnis der Arbeiten entstehen quantifizierte Auslegungskriterien, Methoden und Verfahrensparameter, die den späteren Aufbau sonoassistierter Reaktoren für die energieeffiziente Wasserbehandlung ermöglichen.
Die globale Wasserwirtschaft (kommunale Abwasserbewirtschaftung, Trinkwasseraufbereitung, industrielle Wasserbehandlung) steht vor der enormen Herausforderung der so genannten Spurenstoffe, das heißt gelöste organische Mikroschadstoffe. Es handelt sich dabei um human- oder ökotoxikologisch wirksame Stoffe wie zum Beispiel Medikamentenrückstände, endokrine Disruptoren oder Produktionsrückstände, die als gelöste Moleküle in hoher bis sehr hoher Verdünnung und in großer Vielfalt in Abwasser- oder Trinkwasserströmen vorliegen und entfernt werden müssen. Klassische Klärwerkstechnik ist nicht in der Lage, diese Mikroschadstoffe zu entfernen oder zu zerstören. Neue Behandlungsverfahren dagegen müssen gleichzeitig effizient und breitbandig wirksam sein, kostengünstig und im Idealfall mit erneuerbaren Energien betrieben werden können. Solche Verfahren stehen im Zentrum des Antrags.
Eine vollständige Entfernung von Mikroschadstoffen gelingt durch Oxidation. Das Oxidationsmittel kann dabei in situ hergestellt werden durch einen punktuell starken mechanischen Energieeintrag, der zur Bildung von Kavitationsblasen führt. Ultraschall ist ein bevorzugter Weg, die sogenannte Kavitation zu erzeugen. Das IKTS und die Arbeitsgruppe Kavitation am Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität-Jena (FSU) haben umfangreiche, deutschlandweit führende Vorerfahrungen auf diesem Gebiet, die eingebracht werden sollen. Andere Verfahren der Schadstoffentfernung sind die Photooxidation (Photokatalyse) sowie die Adsorption an Nanopartikeln, insbesondere Kohlenstoff. Vorarbeiten der FSU zeigen sehr klar, dass die Kombination dieser Verfahren untereinander die Wirkung noch verstärkt, und zwar nicht lediglich additiv, sondern – bei ausgewählten Prozessparametern - im Sinne eines echten Synergieeffektes nichtlinear exponentiell. Daher sollen im Vorhaben insbesondere Kombinationen aus diesen drei Effekten untersucht, optimiert und für den Reaktorbau qualifiziert werden.
