Arzneimittelrückstände lassen sich in herkömmlichen Kläranlagen oft nur unzureichend entfernen. Wie die Technische Hochschule Mannheim in einer veröffentlichten Pressemitteilung berichtet, soll ein neuer Reaktor die Behandlung mit Ozon verbessern. Ziel ist, Arzneimittelspuren mit weniger Energie und Ressourcen abzubauen.
Was nach der Anwendung von Arzneimitteln im Abwasser zurückbleibt, stellt die Wasseraufbereitung vor Herausforderungen. Herkömmliche dreistufige Reinigungsverfahren entfernen Arzneimittelrückstände und andere organische Spurenstoffe nicht ausreichend. Das Forschungsprojekt OZON-EFF an der Technischen Hochschule Mannheim beschäftigt sich deshalb mit einer zusätzlichen Behandlung durch Ozon.
Das Gas kann gelöste Stoffe chemisch verändern und abbauen. Dafür muss es allerdings zunächst ins Wasser gelangen. Genau dieser Übergang zwischen Gas und Flüssigkeit kann die Effizienz begrenzen: Für die gewünschte Reinigungsleistung werden dann unter Umständen mehr Ozon und Energie benötigt.
Dünner Wasserfilm soll den Kontakt verbessern
Verena Fath, neuberufene Professorin in der Fakultät für Verfahrens- und Chemietechnik, entwickelt dafür mit ihrem Team einen sogenannten Rieselfilmreaktor. Darin fließt das Abwasser als dünner Film über chemisch weitgehend reaktionsträge Einbauten. Das Ozon wird in entgegengesetzter Richtung durch den Reaktor geführt.
„Genau hier wollen wir ansetzen”, sagt Fath. „Im Forschungsprojekt OZON-EFF entwickeln wir einen neuen Reaktoransatz, der die Ozonbehandlung effizienter machen soll. Dazu entwerfen wir einen sogenannten Rieselfilmreaktor, in dem das Abwasser als dünner Film über inerte Packungen fließt, während Ozon im Gegenstrom durch die Gasphase geführt wird. Durch die Gestaltung des Reaktors wollen wir den Kontakt zwischen Ozon und Abwasser gezielt verbessern. So soll die Reaktion effizienter ablaufen und sich der Einsatz von Ozon und Energie möglichst bedarfsgerecht steuern lassen.”
Ozondosierung nach tatsächlichem Bedarf
Das Team untersucht, wie der Übergang des Ozons ins Wasser, die Geschwindigkeit der chemischen Reaktionen und die Bauweise des Reaktors zusammenwirken. Auf dieser Grundlage soll ein Prototyp entstehen und getestet werden. Ergänzend werden Mess- und Regelsysteme entwickelt, die eine bedarfsgerechte Ozondosierung ermöglichen sollen.
Auch Energieverbrauch und Wirtschaftlichkeit werden geprüft. Entscheidend ist dabei, unter welchen Bedingungen sich das Verfahren in kommunalen Kläranlagen einsetzen lässt. Ob der neue Reaktor dies tatsächlich mit geringerem Ressourceneinsatz ermöglicht, muss das Projekt erst zeigen.
240.000 Euro für den Forschungsstart
Die Carl-Zeiss-Stiftung unterstützt OZON-EFF im Programm „CZS Forschungsstart“ mit 240.000 Euro. Die Förderung richtet sich an erstmals berufene Professorinnen und Professoren an Hochschulen für angewandte Wissenschaften und soll den Aufbau eigener Forschungsaktivitäten ermöglichen.
„Dass Verena Fath bereits zu Beginn ihrer Professur die Möglichkeit erhält, mit einer eigenen Forschungsidee zu starten, ist eine großartige Chance,” sagt Prof. Dr. Carsten Hopf, Prorektor für Forschung und Transfer. „Das Programm CZS Forschungsstart schafft dafür hervorragende Voraussetzungen. Ihr Projekt zeigt, wie verfahrenstechnische Forschung an der Hochschule dazu beitragen kann, die Abwasserbehandlung energieeffizienter, ressourcenschonender und wirtschaftlicher zu gestalten.”
Fath studierte Chemische Technik und Chemieingenieurwesen an der Technischen Hochschule Mannheim. Vor ihrer Berufung war sie unter anderem in der Sicherheitstechnik der BASF SE und als wissenschaftliche Mitarbeiterin tätig. Ihre Promotion an der Technischen Universität Dortmund befasste sich mit autonomer Prozessoptimierung. Im Mittelpunkt ihrer Forschung stehen Nachhaltigkeit und die Effizienz chemischer Prozesse.