Projekttitel:
Integrierte hochstabile Materialverbundsysteme für die sonoelektrochemische Behandlung REACH-relevanter anthropogener Spurenstoffe sowie für elektrochemische Synthesen (Sonektro)
Laufzeit:
01.02.2016 - 30.09.2019
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Kurzbeschreibung:
Innovative Materialsysteme für die Reinigung von Abwässern
In immer größeren Mengen gelangen Arzneimitteln, Haushaltschemikalien, Pestizide oder deren Rückstände in das Grund- und Oberflächenwasser, aus dem auch unser Trinkwasser gewonnen wird. Dies ist aufgrund der z.T. noch unbekannten Wirkungen dieser sog. „anthropogenen“ Spurenstoffe in der Umwelt problematisch. So finden sich vor allem in urbanen Ballungsräumen und in Gebieten mit intensiver Landwirtschaft immer zahlreicher verschiedene Rückstände als Spurenstoffe im Trinkwasser, einem unserer wichtigsten Lebensmittel. Obwohl diese Stoffe nur in sehr kleinen Konzentrationen vorliegen entfalten sie dennoch ungewollte biologische Wirkungen. So schädigen sie die Gewässerökologie, tragen z.B. im Falle von Antibiotika zum Entstehen multiresistenter Keime bei oder sie sind wie bei den Rückständen von Östrogenen für die Zunahme von Fertilitätsstörungen verantwortlich und belasten hierdurch unser Gesundheitssystem in immer stärkerem Maße.
Leider gelingt es bisher kaum, diese Spurenstoffe in der kommunalen Abwasserbehandlung als einem Haupteintragspfad wirksam zurückzuhalten. Man weiß aber seit einiger Zeit, dass sie elektrochemisch sehr wirkungsvoll und vor allem rückstandsfrei zerstört werden können. Noch besser gelingt dies, wenn man die dabei ablaufenden Reaktionen mittels Ultraschall verstärkt. Das Prinzip ist unter dem Schlagwort „Sonoelektrochemie“ bekannt. Die heute dafür zur Verfügung stehenden Reaktoren sind allerdings für die Behandlung großer Wassermengen aus Kläranlagen nicht wirtschaftlich.
In diesem Forscherverbund sollen erstmals ein elektrochemische Elektrodensystem und eine miniaturisierte Ultraschallanregung auf einem keramischen Trägersystem integriert werden, so dass eine kompakte Reinigungseinheit entsteht, die hohe Effizienz und leichte Skalierbarkeit vereint. Die einzelnen Einheiten sollen zu größeren Modulen zusammengefasst werden und so eine neue Art von Reaktor bilden. Diese neuen Ultraschallreaktoren werden anschließend praktischen Tests unterzogen und durch die assoziierten industriellen Partner, METAKEM GmbH, iPutec GmbH & Co. KG und Eins Energie in Sachsen GmbH & Co. KG für den späteren Einsatz validiert.
Es wird erwartet, dass mittels der neuartigen Reaktormodule eine vergleichsweise preiswerte Nachrüstung von Abwasserbehandlungsanlagen erfolgen kann und somit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich verbessert werden kann. Durch die erheblich strengeren gesetzlichen Vorgaben zum Schutz der Bevölkerung, stellt die Entwicklung innovativer Materialsysteme für die zukünftige Abwasserbehandlung eine wesentliche Voraussetzung dar, um die gute Marktposition deutscher Unternehmen zu stärken.
Beteiligte Forschungsstellen und deren Aufgaben:
Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Dresden (Verbundkoordinator)
Aufgabe:
Materialforschung für Sono-Elektroden-Demonstratordesign und -erprobung
Kontakt:
Hans-Jürgen Friedrich
Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstr. 28
01277 Dresden
Tel: +49 351 88815-720
E-Mail: hans-juergen.friedrich@ikts.fraunhofer.de
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Aufgabe:
Integration des Ultraschalls in einen sono-elektrochemischen Reaktor
Kontakt:
Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Suderburg
Aufgabe:
Reduktion von Xenobiotika durch sonochemisch unterstützte elektrolytische Redoxreaktionen
Kontakt:
Prof. Harald Burmeier
Tel: +49 5108 921-720
E-Mail: h.burmeier@ostfalia.de
