Johann, was macht ein Wasserwirtschaftler an einem werkstoffwissenschaftlichen Institut?

Ganz einfach: einen, so hoffe ich, möglichst sinnvollen Beitrag zum Umweltschutz leisten. Diese Möglichkeit habe ich im Rahmen eines Stipendiums der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU bekommen, und Hochleistungskeramik bietet erhebliche Vorteile, wenn es darum geht, neben kommunalen insbesondere auch hochsalzhaltige Abwässer zu behandeln. 

Was bedeutet das und woher kommt das viele Salz?

Salz ist ein Grundstoff in der Industrie, zum Beispiel bei der Produktion von Farbstoffen, Glas und Kunststoffen, Lebensmitteln oder auch Medikamenten. Die Liste ist lang. Große Salzmengen fallen auch im Bergbau und der Rohstoffexploration an. Hier haben wir es mit extremen Salzgehalten zu tun. Im Vergleich mit Meerwasser weisen solche Prozesswässer meist die fünffache Menge Salz auf, durchschnittlich etwa 165 g/l. Häufig werden diese Prozesswässer unzureichend aufbereitet und in Gewässer eingeleitet, oder die Kontamination findet bereits während des Salzabbaus im Bergwerk statt. Ein regionales Beispiel ist die Werra – inzwischen einer der am stärksten mit Salz belasteten Flüsse Europas, was gravierende negative Auswirkungen auf die Natur und die Trinkwasserentnahme hat.  

Was könnt ihr dagegen konkret tun?

Stichwort Kreislaufschließung: Ziel ist es, diese Wässer so aufzubereiten und nutzbar zu machen, dass sich erneute Frischwasserzufuhren in die genannten wasserintensiven Produktionsprozesse vermeiden und bestenfalls bislang verlorene Wertstoffe zurückgewinnen lassen. Dafür entwickle ich Verfahrensstrategien, die nicht nur ökonomisch attraktiv für die Industrie sein können, sondern eben auch ökologisch nachhaltig. Zur Entsalzung hochsalziger Systeme bietet sich ein Hybridverfahren an, das die konventionellen thermischen Methoden und Membrantechnologien energieeffizient miteinander verbindet – die Membrandestillation. Zum Einsatz kommen hydrophobe makroporöse keramische Membranen, z. B. aus Aluminium- und Titanoxid oder Cordierit. Das sind semi-permeable Barrieren, durch die mit thermisch induzierten Partialdruckgradienten hochreines Wasser verdampft und anschließend kondensiert.

Wie sieht deine Arbeit denn dann genau aus?

Zu meinen Aufgaben gehören also die Charakterisierung und Testung potentiell geeigneter Membransysteme, die Modellierung von Prozessen und die Systemintegration. Erprobt wird der modulare Einsatz der Membrandestillation als Off-Grid-Lösung unter Nutzung von Abwärme oder regenerativ erzeugter Energie und die Kopplung mit weiteren Verfahren, wie der Kristallisation zur Wertstoffrückgewinnung. Ein persönliches Highlight für mich war auch meine Teilnahme am Internationalen Fraunhofer-Mobilitätsprogramm, das mich im letzten Jahr an ein Partnerlabor in die USA führte. Dort konnte ich einerseits Mitarbeitende in Sachen Membrantechnik schulen und andererseits eine Menge im Bereich Automatisierung und Anlagenbau lernen. In Erinnerung bleiben mir auch die Leidenschaft und das Engagement der vielen Jugendlichen in Sachen Klimaschutz, das ich dort erlebt habe.

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