Trinkwasser mit Plasmen aufbereiten

Frischwasser gehört zu den wertvollsten Ressourcen auf unserer Erde. Nur etwa drei Prozent des weltweit verfügbaren Wassers ist Süßwasser. Extreme 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- oder Prozesswasser aufwändig – meist chemisch und kostspielig – gereinigt werden muss. Forscherinnen und Forscher im Projekt Physics & Ecology unter der Leitung von Marcel Schneider vom Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald haben nun sehr gute Ergebnisse erzielt. 

Physikalische Methoden wie Plasma sind in Bezug auf die Dekon­tamination von Abwasser 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. „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“, sagt Schneider.

Im Bündnisses „Physics for Food“ wird an physikalischen Alternativen in der Land- und Ernährungs­wirtschaft geforscht. Das Ziel: In der Landwirtschaft und bei agrar­technischen Produktionsprozessen soll weniger Chemie gebraucht und die Umwelt dadurch weniger belastet werden. Seit Dezember 2021 ist das Projekt aus dem Labor in die Wirklichkeit verlegt worden. Der Projekt­partner Harbauer 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 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 hat hierfür einen Teil ihres Brauereigeländes und ihr Prozesswasser zur Verfügung gestellt. Dort sollen insgesamt ein Kubikmeter Wasser pro Stunde durch den Demonstrator laufen, der in einem Schiffs­container untergebracht ist. Thomas Ott, Betriebsleiter der Störtebeker Braumanufaktur, erklärt hierzu: „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 (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.“

INP / JOL