Ammoniumabtrennung mit Membrandestillation

Inno­v­a­tive Mem­bran-Tech­nolo­gie reduziert Energie­ver­brauch und ozon­schädi­gende Lach­gase­mis­sio­nen, pro­duziert Ammo­ni­um­sul­fat (Dünger), und schließt den Stick­stof­fkreis­lauf. Ende 2022 schloss Solar­Spring, ein Fraun­hofer ISE Ableger, erfol­gre­ich ein Pilot­pro­jekt zur Ammo­ni­ak-Abtren­nung in der Kläran­lage Forch­heim in Baden-Würt­tem­berg ab. Das Fol­ge­pro­jekt begin­nt im Juni 2023 in Erbach.

Die Mem­bran­des­til­la­tion ist ein neuar­tiges Mem­bran­ver­fahren. Sie wird bei dieser App­lika­tion einge­set­zt um Ammo­ni­um aus dem Kläran­la­gen­ab­wass­er abzutren­nen und dieses simul­tan in Ammo­ni­um­sul­fat (Düngemit­tel) umzuwan­deln. Die Abtren­nung von Ammo­ni­um aus Abwass­er ist vor allem für ste­hende Gewäss­er eine wichtige Maß­nahme zum Schutz vor Eutro­phierung. Gelangt Stick­stoff in hoher Konzen­tra­tion in die Gewäss­er, führt dies zu einem ver­mehrten Pflanzen­wuchs. Das kann anaer­obe Ver­hält­nisse im See und somit ein Fis­chster­ben bewirken. Eine Rück­gewin­nung des Ammo­ni­ums und Ver­wen­dung als Düngemit­tel ist somit eine her­vor­ra­gende Möglichkeit den Stick­stof­fkreis­lauf zu schließen.

Bei der Mem­bran­des­til­la­tion han­delt es sich um ein ther­misch getriebenes Tren­nver­fahren, bei dem hydrophobe, semi­per­me­able Mem­bra­nen zur Sep­a­ra­tion eines Abwasser­stroms ver­wen­det wer­den. Die selek­tiv­en Eigen­schaften dieser Mem­bran beruhen hier­bei auf dem Rück­halt von flüs­sigem Wass­er, während Wasser­dampf und andere flüchtige Stoffe (wie in diesem Falle Ammo­ni­ak) durch die Mem­bran per­me­ieren. Die Triebkraft des Prozess­es liegt in den Dampf­druck­d­if­feren­zen auf­grund der Tem­per­atu­run­ter­schiede zwis­chen Feed (Abwass­er) und Permeat-Seite.

Das Ver­fahren kann auch zur Erstel­lung von Reinst­wass­er für die Green Hydro­gen Erzeu­gung einge­set­zt wer­den, wobei die Abwärme des Elek­trol­y­seurs genutzt wird und da Abwärme genutzt wer­den kann, reduzieren sich entsprechend die notwendi­gen Energiekosten für die Abtren­nung von Ammo­ni­um. Die Energiekosten für die Belüf­tung des Abwassers wer­den eben­so reduziert. Das End­pro­dukt Ammo­ni­um­sul­fat ist als Dünger ein­set­zbar und somit ein wertvoller Rohstoff. Durch die Abtren­nung von Ammo­ni­um und Umwand­lung zu Dünger wird der Stick­stoff-Kreis­lauf geschlossen.