Wasseraufbereitung in Zeiten des Klimawandels – mehr Physik beim Umweltschutz
Frischwasser gehört zu den
wertvollsten Ressourcen auf unserer Erde. Nur etwa drei Prozent des
weltweit verfügbaren Wassers ist Süßwasser. Immer extremer werdende
Wetterverhältnisse wie Hitze und Dürren zeigen, dass es ein kostbares Gut
ist. Gleichzeitig steigt der Bedarf für Frischwasser seitens der
Wirtschaft und der Industrie. Denn für die Herstellung von Lebensmitteln
wird enorm viel Wasser benötigt, das dann als Ab- bzw. Prozesswasser
aufwändig – meist chemisch und kostspielig – gereinigt werden muss.
Forscherinnen und Forscher im Projekt PHYSICS & ECOLOGY unter der Leitung
von Dr. Marcel Schneider vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und
Technologie e.V. (INP) in Greifswald haben nun sehr gute Ergebnisse
erzielt: Physikalische Methoden wie Plasma sind in Bezug auf die
Dekontamination von Ab- bzw. Prozesswasser konkurrenzfähig zu etablierten
Methoden wie Ozonung, UV-Behandlung oder Aktivkohle. Die
Konkurrenzfähigkeit bezieht sich sowohl auf ihre Behandlungseffektivität
gegenüber Keimen und Pestiziden, als auch auf ihre Kosteneffizienz. Dr.
Marcel Schneider erklärt hierzu: „Die Ergebnisse bestärken uns in unserer
Annahme, dass innovative physikalische Verfahren wie zum Beispiel Plasma
zur Dekontamination von Wasser eine Alternative zu herkömmlichen Methoden
sein können. Wir sind damit dem Ziel, Wasser von Agrarchemikalien zu
reinigen, aufzubereiten und wieder zurückzuführen, einen großen Schritt
nähergekommen.“
Im Rahmen des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung
geförderten Bündnisses PHYSICS FOR FOOD, das die Hochschule Neubrandenburg
mit dem INP und Wirtschaftspartnern in insgesamt sieben Leitprojekten auf
den Weg gebracht hat, wird an physikalischen Alternativen in der Land- und
Ernährungswirtschaft geforscht. Das Ziel: In der Landwirtschaft und bei
agrartechnischen Produktionsprozessen soll weniger Chemie gebraucht bzw.
die Umwelt dadurch weniger belastet werden. Es geht um mehr Physik beim
Klima- und Umweltschutz.
Seit Dezember 2021 ist das Projekt aus dem Labor in die Quasi-Wirklichkeit
verlegt worden. Der Projektpartner Harbauer GmbH aus Berlin hat einen
Demonstrator konstruiert, in dem sich 1:1 die Prozesse nachbilden lassen,
die nötig sind, um durch verschiedene physikalische Verfahren aus Abwasser
wieder Frischwasser zu machen.
Im Demonstrator wird mit acht Technologien gearbeitet. Dabei sind
Spaltrohr, Kiesfilter, Ultrafiltration, UV-Behandlung, Ozon und
Aktivkohlefilter die bereits für eine Wasseraufbereitung etablierten
Technologien, während es den Einsatz von Plasma und zusätzlich Ultraschall
– als insgesamt zwei vielversprechende Verfahren – noch weiter zu
optimieren gilt. Mit diesen Methoden sollen neue Wege beschritten werden.
Es gibt aktuell im Übrigen kaum Anlagen in der Größenordnung des
Demonstrators, bei denen diese innovativen Technologien mit den
etablierten Verfahren verglichen aber auch kombiniert werden können, und
die bei einem hohen Durchsatz die Behandlung unter realistischen
Bedingungen ermöglichen.
Seit kurzem steht dieser Demonstrator in Stralsund. Die Braumanufaktur
Störtebeker GmbH hat hierfür einen Teil ihres Brauereigeländes und ihr
Prozesswasser zur Verfügung gestellt. Dort sollen insgesamt ein Kubikmeter
Wasser pro Stunde – also so viel wie fünf gefüllte Badewannen – durch den
Demonstrator laufen, der in einem 20 Fuß-Schiffscontainer untergebracht
ist. Thomas Ott, Betriebsleiter der Störtebeker Braumanufaktur, erklärt
hierzu: „Unsere Brauerei zeichnet sich durch innovative Brauspezialitäten
mit den besten Rohstoffen aus. Wasser spielt im gesamten
Produktionsprozess eine herausragende Rolle. Wir sind sehr daran
interessiert, unseren Beitrag für Nachhaltigkeit und Umweltschutz zu
leisten und Frischwasser einzusparen, indem es insbesondere durch eine
physikalische Aufbereitung wiederverwendet werden kann.“
Die Braumanufaktur in Stralsund ist dabei der zweite Standort des
Demonstrators. Die ersten vielversprechenden Ergebnisse konnten auf dem
Gelände der rübenverarbeitenden Fabrik in Anklam, der Cosun Beet Company
GmbH & Co. KG (CBC Anklam), erzielt werden. Im Demonstrator ist das
Prozesswasser behandelt worden, das nach dem Waschen der Zuckerrüben
angefallen war. Miriam Woller-Pfeifer, Betriebsingenieurin bei der CBC
Anklam, resümiert nach dem Einsatz des Demonstrators: „Unser Ziel ist eine
komplette Kreislaufwirtschaft bei der Verarbeitung von Zuckerrüben. Wir
wollen sämtliche Bestandteile optimal und nachhaltig nutzen. Die
Wasseraufbereitung ist dabei ein zentraler Punkt in unserer
Nachhaltigkeitsstrategie. Die erzielten Ergebnisse stimmen uns dahingehend
sehr optimistisch.“
Über PHYSICS FOR FOOD
Die Hochschule Neubrandenburg, das Leibniz-Institut für Plasmaforschung
und Technologie e.V. (INP) und Wirtschaftsunternehmen starteten im Jahr
2018 das Projekt ‚PHYSICS FOR FOOD – EINE REGION DENKT UM!‘. Das Bündnis
entwickelt seitdem gemeinsam mit zahlreichen weiteren Partnern neue
physikalische Technologien für die Landwirtschaft und
Lebensmittelverarbeitung. Dabei kommen Atmosphärendruck-Plasma, gepulste
elektrische Felder und UV-Licht zum Einsatz.
Ziel ist es, Agrarrohstoffe zu optimieren und Schadstoffe in der
Lebensmittelproduktion zu verringern, chemische Mittel im Saatgut-Schutz
zu reduzieren und die Pflanzen gegenüber den Folgen des Klimawandels zu
stärken. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen
der Initiative ‚WIR! – Wandel durch Innovation in der Region‘ gefördert
(Förderkennzeichen 03WIR2810).
