Rautenfilter hält Mikroplastik zurück

Auf­grund aktueller Stu­di­en rückt der Begriff Mikro­plas­tik immer mehr in den Fokus der öffentlichen Wahrnehmung. Die Dimen­sion des Prob­lems ist zwar noch schw­er zu fassen, jedoch stellt Mikro­plas­tik eine immense Gefahr für Men­sch und Umwelt dar.
Mod­erne Kläran­la­gen, die mit entsprechen­der Fil­tertech­nik aus­ges­tat­tet sind, kön­nen bere­its heute Mikro­plas­tik aus dem Abwass­er her­aus­fil­tern und somit den Ein­trag in die Umwelt drastisch reduzieren. Das Forschung­spro­jekt „Opti­mierte Mate­ri­alien und Ver­fahren zur Ent­fer­nung Mikro­plas­tik aus dem Wasserkreis­lauf“ des Bun­desmin­is­teri­ums für Bil­dung und Forschung hat den INVENT iFILT^®-Raut­en­fil­ter zwei Jahre lang für den Rück­halt von Mikro­plas­tik betrieben.
Mikro­plas­tik­par­tikel sind nach aktueller Def­i­n­i­tion klein­er als 5 mm. Sie teilen sich auf in die zwei Grup­pen primäres Mikro­plas­tik, als Bestandteil ein­er Vielzahl von Pro­duk­ten wie Kos­meti­ka und Pflege­pro­duk­ten sowie Reini­gungsmit­teln, und sekundäres Mikro­plas­tik, ent­standen durch physikalis­che, biol­o­gis­che und chemis­che Abbauprozesse aus großen Plas­tik­teilen, z.B. zer­bröselte Plas­tik­flaschen. Mikro­plas­tik kann direkt und indi­rekt in die Umwelt einge­tra­gen wer­den. Der Ein­trag kann über Gewäss­er und über Land (Wind, Regen) erfol­gen. Mikro­plas­tik wird eben­so wie Papi­er, Fasern und Par­tikeln aus Klei­dung und Kos­meti­ka über häus­liche Abflüsse, die Kanal­i­sa­tion und Kläran­la­gen in jegliche Gewäss­er gespült. Der Ken­nt­nis­stand über die einge­tra­ge­nen Men­gen und den möglichen Rück­halt ist bish­er noch begren­zt. Diesen Fragestel­lun­gen hat sich das Forschung­spro­jekt „Opti­mierte Mate­ri­alien und Ver­fahren zur Ent­fer­nung von Mikro­plas­tik aus dem Wasserkreis­lauf“ vom Bun­desmin­is­teri­um für Bil­dung und Forschung gewidmet.
Im Rah­men der Unter­suchun­gen wurde der Raut­en­fil­ter zur Ent­nahme von Mikro­plas­tik im Bere­ich des Kläran­la­gen­ablaufs und des Mis­chwasserüber­laufs getestet. Der neuar­tige Raut­en­fil­ter basiert auf einem strö­mungsmech­a­nis­chen Gesamtkonzept. Die Grun­didee ist, ein strö­mungsmech­a­nisch opti­miertes Design mit dem ver­fahren­stech­nis­chen Ansatz der Cross-Flow-Fil­tra­tion zu kom­binieren. So kann eine hohe hydraulis­che Leis­tungs­fähigkeit bei geringem Platzbe­darf und opti­maler Abschei­deleis­tung erre­icht wer­den. Die kon­tinuier­liche Rota­tion der Fil­ter­räder, der damit ini­ti­ierte Effekt der tan­gen­tial-dynamis­chen Fil­tra­tion und die scharfe Tren­ngren­ze des ver­wen­de­ten Edel­stahlhochleis­tungstres­sen­gewebes gewährleis­ten hohe Abscheideleistungen.

Die Fir­ma GKD — Gebr. Kuf­ferath entwick­elte im Rah­men des Pro­jek­tes neuar­tige Edel­stahlhochleis­tungstres­sen­gewebe, welche mit­tels des Raut­en­fil­ters getestet wur­den. Die entwick­el­ten Tres­sen­gewebe zeich­nen sich durch extrem kleine Öff­nungsweit­en von 6 und 8 µm aus. Es han­delt sich um absolute Poren­größen, die garantieren, dass keine sphärischen Par­tikel größer der Öff­nungsweite im Ablauf des Fil­ters zu find­en sind. Die bish­er schw­er­punk­t­mäßig einge­set­zten Fil­ter­me­di­en liegen im Bere­ich von 15 μm absoluter Tren­ngren­ze. Die schlitzar­tige Poren­ge­ome­trie des Tres­sen­gewebes gewährleis­tet einen exzel­len­ten Rück­halt von Par­tikeln. Die Öff­nun­gen im Gewebe sind größer als an der Gewe­beober­fläche, wodurch eine gute Regener­ier­barkeit gegeben ist.
Die Unter­suchun­gen zum Kläran­la­gen­ablauf erfol­gten auf dem Berlin­er Klär­w­erk Ruh­leben, mit Abwass­er von bis zu 1,6 Mil­lio­nen Ein­wohn­er­gle­ich­w­erten. Die tägliche Reini­gungsleis­tung betrug 247.500 m³ und steigerte sich bei Regen­wet­ter auf bis zu 600.000 m³ Abwass­er. Bei der biol­o­gis­chen Reini­gung han­delte es sich um ein Bele­bungsver­fahren mit Den­i­tri­fika­tion und biol­o­gis­ch­er Phos­pho­re­lim­i­na­tion. Um valide Ver­gle­ich­swerte zu schaf­fen, wurde der Raut­en­fil­ter zunächst mit einem Stan­dard 20 μm Tres­sen­gewebe aus­gerüstet. Hier­mit wurde die Schmutzfracht an abfil­trier­baren Stof­fen (AFS) bere­its von 5 mg/l im Zulauf auf unter 3 mg/l im Ablauf reduziert.
Nach der Umrüs­tung auf das neue Tres­sen­gewebe mit der Tren­ngren­ze von 6 μm kon­nte die Ablaufkonzen­tra­tion von 3 auf 2 mg/l reduziert wer­den. Zusät­zlich zur Steigerung der Abschei­deleis­tung kon­nte, auf­grund des neuar­ti­gen Tres­sen­gewebes und des rev­o­lu­tionären Konzepts des Raut­en­fil­ters, weit­er­hin eine sehr hohe Durch­sat­zleis­tung erzielt wer­den. Mit einem Fil­ter­rad kon­nten beim Ein­satz des 6 μm Gewebes noch Durch­sat­zleis­tun­gen von 110m³/h erre­icht wer­den. Bezo­gen auf die instal­lierte Fil­ter­fläche bedeutet dies eine spez­i­fis­che hydraulis­che Leis­tungs­fähigkeit von 22 m³/(m²xh), was im Bere­ich der Freispiegelfil­tra­tion einen absoluten Spitzen­wert darstellt.

Die Mes­sun­gen für Mikro­plas­tik zeigten, dass die Gesamtkun­st­stoff­massen selb­st inner­halb eines Tages erhe­blichen Schwankun­gen unter­la­gen. Eine Sys­tem­atik der Werte kon­nte nicht fest­gestellt wer­den. Während im Kläran­la­gen­ablauf Anteile von Kun­st­stof­fen gefun­den wur­den, kon­nten diese im Ablauf des Raut­en­fil­ters kaum noch fest­gestellt wer­den. Die Unter­suchun­gen bestätigten, dass erhe­bliche Anteile an Kun­st­stof­fen auch im unteren μm Bere­ich aus dem Wass­er ent­fer­nt wurden.
Für Unter­suchun­gen zur Mis­chwasser­be­hand­lung wurde der Raut­en­fil­ter an einem Mis­chwasserüber­lauf­beck­en aufgestellt. Die Konzen­tra­tio­nen an abfil­trier­baren Stof­fen sind hier, ver­glichen mit dem Kläran­la­gen­ablauf, deut­lich größer. Der Raut­en­fil­ter mit dem 6 μm Tres­sen­gewebe kon­nte bei Mis­chwass­er eine Abschei­deleis­tung an abfil­trier­baren Stof­fen von über 99% erreichen.
Das Unternehmen spricht von viel­sprechen­den Ergeb­nis­sen.  Der Raut­en­fil­ter könne dem­nach die Umwelt­be­las­tung, die mit dem Ein­trag von Mikro­plas­tik in Gewäss­er ver­bun­den ist, nach­weis­lich reduzieren. Durch die Erweiterung der Kläran­la­gen mit dem ter­tiären Raut­en­fil­ter und der somit fast voll­ständi­gen Ent­nahme von Mikro­plas­tik kön­nen neg­a­tive Fol­gen für die Umwelt und den Men­schen reduziert werden.