Wasserstofferzeugung bei Abwasserreinigung

Für die Reini­gung indus­trieller Prozess­ab­wäss­er mit ein­er hohen Konzen­tra­tion an Verun­reini­gun­gen (z.B. aus Gal­vanikprozessen, der Pro­duk­tion von Biokraft­stof­fen, der Phar­main­dus­trie oder bei Abwässern aus Frack­ing­prozessen oder LKW-Waschan­la­gen), ist die biol­o­gis­che Abwasser­auf­bere­itung in der Regel nicht aus­re­ichend. Je nach Prozess und Ein­satzstof­fen sind die Belas­tun­gen mit organ­is­chen und anor­gan­is­chen, tox­is­chen oder per­sis­ten­ten Verbindun­gen zu stark und vielfältig, als dass herkömm­liche chemisch-physikalis­che Reini­gungsver­fahren, eine Ein­leitung ermöglichen würden.
Eine Alter­na­tive für diesen Anwen­dungs­fall kön­nte ein inno­v­a­tives elek­tro­chemis­ches Reini­gungsver­fahren unter der Ver­wen­dung von Dia­man­telek­tro­den darstellen. Die Unter­suchung der Reini­gungsef­fizienz in Bezug auf ver­schieden­ste Abwäss­er sowie die ener­getis­che Opti­mierung des Ver­fahrens soll nun am Fraun­hofer Insti­tut UMSICHT erforscht werden.
In der Lab­o­ran­lage wur­den zunächst Ver­suche mit ver­schiede­nen Mod­ell­sub­stanzen, dann mit realen Prozess­ab­wässern aus der Biokraft­stoff­pro­duk­tion durchge­führt. Es kon­nte gezeigt wer­den, dass die organ­is­che Belas­tung (gemessen am CSB-Wert) durch die elek­tro­chemis­che Behand­lung um bis zu 99% reduziert wer­den kann. Die Ursache für den deut­lichen Effekt sehen die Forsch­er darin, dass die ver­wen­de­ten Dia­man­telek­tro­den Radikalverbindun­gen mit einem sehr hohen Oxi­da­tionspo­ten­tial erzeu­gen. Damit wer­den nicht-selek­tiv alle organ­is­chen Verbindun­gen schlussendlich zu CO₂ und Wass­er oxi­diert. Bei anderen Ver­fahren sind hier­für ver­schiedene chemisch-physikalis­che Reini­gungsstufen notwendig. Im nun ges­tarteten Pro­jekt soll die Anwend­barkeit der Tech­nolo­gie auf weit­ere Prozess­ab­wäss­er nachgewiesen wer­den um weit­ere Anwen­dungs­felder für die Tech­nolo­gie zu erschließen.
Nach derzeit­igem Entwick­lungs­stand ist der Energieein­satz des Ver­fahrens hoch, so dass es sich vor allem für Indus­trien anbi­etet, die selb­st Elek­triz­ität erzeu­gen und den Über­schussstrom nutzen wollen, z.B. für die Reini­gung anfal­l­en­der Prozessabwässer.
Mit dem wertvollen Neben­pro­dukt Wasser­stoff kön­nte sich die Wirtschaftlichkeit weit­er verbessern: im Reini­gung­sprozess entste­ht ein Elek­trol­y­segas mit einem Wasser­stof­fan­teil von bis zu 60 Prozent, welch­es im Pro­jekt gezielt gewon­nen wer­den soll. Hier sehen die Forsch­er ein hohes Anwen­dungspoten­zial am indus­triellen Ein­sat­zort des Reini­gungsver­fahrens selb­st, z.B. zur vor Ort Raf­fi­na­tion von Rohölen oder dem Ein­satz in Brennstof­fzellen. Berech­nun­gen von Fraun­hofer UMSICHT zufolge lassen sich große Anteile des einge­set­zten Stroms über die Wasser­stoffnutzung zurück­gewin­nen. Im Pro­jekt wird nun eine Elek­trol­y­sezelle in den Test­stand inte­gri­ert, um genau dies prak­tisch umzusetzen.