Das Projekt "AMEDEUS - Weiterentwicklung von Membranverfahren in der Abwasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH durchgeführt. Problemstellung: Der Schwerpunkt vom AMEDEUS-Projekt liegt in der Forschung und Weiterentwicklung von Membranbelebungsverfahren in der kommunalen Abwasserbehandlung. Dieses neue Konzept, allgemein als Membran-Bioreaktor-Technologie (MBR) bezeichnet, wird bereits weltweit im großen Maßstab zur Reinigung industrieller Abwässer eingesetzt und gilt als Schlüsseltechnologie für eine zukunftsfähige moderne Reinigung kommunaler Abwässer. Im Vergleich zu konventionellen Technologien sind mit der MBR-Technik eine komplette Desinfektion des gereinigten Wassers sowie auch eine verbesserte Eliminierung von Spurenstoffen und Schadstoffen möglich. Ziele des Projekts sind die Senkung der Investitions- und der Betriebskosten von MBRTechnologien, die Förderung der Präsenz europäischer Firmen auf dem MBR-Markt, die Erschließung von neuen Verfahren zur Einhaltung der Europäischen Richtlinien zur Abwasserbehandlung und Badegewässerqualität sowie Erhöhung der Anwendungspotenziale bei der Wiederverwendung von gereinigten Abwässern für Brauchwassernutzungen. Am Projekt nehmen zwölf Partner teil. Vorgehensweise: Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten steht die Verringerung des Membran-Foulings. Es werden unterschiedliche Substanzen im Batch- und Testzellen-Vesuchen getestet und hinsichtlich deren Potenzials, den Fouling zu vermindern, beurteilt. Die ausgewählten Substanzen werden später in einer MBR-Versuchsanlage, die am Fachgebiet Verfahrenstechnik betrieben wird, erprobt. Weiterhin wird ein Monitoring der mutmaßlich Fouling verursachenden Substanzen (extrazelluläre polymere Substanzen EPS) vorgenommen. Dazu wird eine auf photometrischen Methoden basierende Messapparatur entwickelt, die EPS im Belebtschlamm kontinuierlich misst. Für die Probenaufbereitung wird eine Filtrationseinheit gebaut, mit der die Feststoffe entfernt und die EPS durchgelassen werden. Das entwickelte Messsystem wird durch parallele Offline-Messungen validiert, und die Foulants mittels Größenausschlusschromatographie (SEC) charakterisiert. Später soll der Fouling-Sensor an eine Dosierapparatur gekoppelt werden, um die optimale Zugabe von EPS bindenden Additiven zu steuern.
Das Projekt "Verbesserung der Klärschlammentwässerung durch den Abbau der extrazellulären polymeren Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens
Die maschinelle Entwässerung kommunaler Klärschlämme ist einer der wichtigsten Verfahrensschritte innerhalb der Klärschlammbehandlung. Die erreichbaren Trockenrückstandsgehalte in der Feststofffraktion werden vor allem durch die Wassereinlagerungen im Klärschlamm bestimmt, wobei zwischen freiem und gebundenem Wasser unterschieden wird. Bisher werden große Teile der anfallenden Klärschlammmengen landwirtschaftlich (stofflich) genutzt oder im Rahmen der Mitverbrennung in Kohlekraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen entsorgt. Durch die Änderung in der Gesetzgebung ist die Ausbringung von Klärschlamm und somit eine landwirtschaftliche Nutzung nur noch möglich, wenn die Klärschlämme die Grenzwerte der Düngemittelverordnung einhalten. Durch politische Entscheidungen nimmt die Bedeutung der Klärschlammverwertung durch Verbrennung zu. Da gleichzeitig der stofflichen gegenüber der energetischen Verwertung eine höhere Bedeutung eingeräumt wird, wird zwangsläufig eine Zunahme von Klärschlamm-Monoverbrennungsanlagen zu verzeichnen sein. Um die Monoverbrennung aus wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten sinnvoll zu gestalten, ist die Steigerung der Entwässerungsleistung bei der Klärschlammbehandlung entscheidend. Die heute gängigen Trenntechniken greifen dabei ausschließlich das freie Wasser und nicht das gebundene Wasser an, was zu großen Teilen in Mikroorganismen und deren extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingebettet ist. Da die EPS den Anteil des gebundenen Wassers maßgeblich bestimmen, soll im Rahmen des Projektes die enzymatische Spaltung der EPS zur Freisetzung des bisher für die Entwässerung nicht zugänglichen, gebundenen Wassers eingesetzt werden. Sollte es gelingen, die EPS gezielt zu spalten, so ist eine deutliche Steigerung der Entwässerungsleistung von Klärschlämmen (Steigerung TR-Gehalt) zu erwarten. Daraus ergeben sich Vorteile sowohl aus ökologischer als auch ökonomischer Sicht bei der Klärschlammverwertung. In SpaltEPS wird an den folgenden Zielsetzungen mit Wirksamkeit im Sinne des vorbeugenden Umweltschutzes gearbeitet:
- Höhere Entwässerung von Klärschlämmen durch den enzymatischen Angriff auf die EPS - Zugang zu bisher für die Trennung unzugänglichen Wasseranteilen
- Screening nach Enzymen und Enzymgemischen, die ein optimales Wasser-abgabeverhalten ermöglichen
- Einsparung von Energie in Form von Treibstoff und Verringerung des CO2-Footprints beim Transport und bei Trocknungsprozessen vor der Verbrennung von Klärschlämmen durch die bessere Entwässerung.
Das Projekt "Vorhaben: Mineral- und Kohletransformationsreaktionen unter Einfluss von CO2, Mischgasen und EPS - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DGFZ Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens RECOBIO 2 ist es, den Einfluss biogeochemischer Transformationsprozesse auf Kohlendioxid bei einer Speicherung im tiefen geologischen Untergrund zu untersuchen. Das Verbundvorhaben RECOBIO 2 steht eng mit dem Verbundprojekt RECOBIO in Verbindung, das bereits in der ersten Phase des Themenschwerpunktes gefördert wurde. Mit RECOBIO sollte geprüft werden, ob geologisch gespeichertes Kohlendioxid durch Mikroorganismen in Methan umgewandelt werden kann. Die bisherigen Ergebnisse des Projekts zeigen, dass Kohlendioxid verwertende Methanbildner in den Formationswässern von Erdöl- und Erdgaslagerstätten auftreten. Wie anhand von Laborexperimenten nachgewiesen werden konnte, wird der für die Umwandlung von Kohlendioxid in Methan benötigte Wasserstoff aus sedimentären Eisensilikaten bereitgestellt. Die vielversprechenden Ergebnisse von RECOBIO sollen mit dem Verbundvorhaben RECOBIO 2 durch weitergehende Fragestellungen untermauert werden, um den Einsatz im Rahmen eines Feldtests vorzubereiten. Im Zuge von RECOBIO 2 ist geplant, dass Prozessverständnis zur Karbonatphasenbildung und eine möglicherweise damit verbundene Erhöhung der Kapazität potentieller Speicherformationen zu untersuchen. Weiterhin sollen die Auswirkungen von Verunreinigungen im Kohlendioxid auf die biogeochemischen Prozesse bestimmt werden. Auch die langfristige Umwandlung von Kohlendioxid zu Methan oder Biomasse sowie die Bereitstellung von Elektronendonatoren in silikatischen Speicherformationen wird Gegenstand der Untersuchungen sein. Als Erweiterung zu den bisherigen Arbeiten, die sich vornehmlich auf Kohlenwasserstofflagerstätten konzentriert haben, ist auch die Untersuchung der mikrobiellen Methanbildung in Kohleflözen geplant. Die Ergebnisse der Untersuchungen sollen unter Einsatz der etablierten Methodik auf die für Deutschland sehr relevante Speichereinheit des Rotliegenden (z. B. Erdgasfeld Altmark) übertragen und bei der Auswahl geeigneter Kohlendioxid-Speicherstandorte genutzt werden. Die TU Freiberg ist für die Charakterisierung aktiver Mikroorganismen mit molekulargenetischen Methoden zuständig. Hierfür ist die Bestimmung und Quantifizierung der bakteriellen und archaebakteriellen Lebensgemeinschaften in Proben aus den Erdgasfeldern Altmark und Schneeren-Husum geplant. Außerdem sind Untersuchungen zur Silikatlösung und Karbonatphasenbildung bzw. deren Auswirkung auf die Speicherkapazität geologischer Formationen geplant sowie zum Einfluss von Kohlendioxid-Mischgasen (Schwefeloxide, Stickoxide, Schwefelwasserstoff usw.) auf die Aktivität und Zusammensetzung der Biozönose. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt der TU Freiberg liegt in der Untersuchung der biogeochemischen Transformation von Kohlendioxid im Realsystem (Formationswasser, autochthone Biozönose, Gesteinsmaterial) unter gegebenen Druck- und Temperaturbedingungen. (Text gekürzt)