Verbundvorhaben (HighCon) „Konzentrate aus der Abwasser-Wiederverwendung"

Die Wiederverwendung kommunaler und industrieller Abwässer und Prozessfluide wird weltweit immer wichtiger, um die Wasserverfügbarkeit ökonomisch und ökologisch sicherzustellen. Dabei fallen bis zu 40 Prozent an Konzentraten an – bezogen auf den Abwasserstrom. Diese werden derzeit fast ausschließlich in kommunale Kläranlagen oder in einigen Drittländern sogar direkt in die Umwelt eingeleitet. Sie enthalten Salze, schwer abbaubare organische Verbindungen und u.U. auch Schwermetalle.

Um diese Konzentrate wiederverwenden zu können, bedarf es innovativer systemtechnischer Lösungsansätze, bei denen verschiedenste Aufbereitungsverfahren, aber auch Vermeidungs- oder Substitutions-Maßnahmen zusammenwirken müssen. Besonders die Abtrennung anorganischer Stoffe wie gelöste Salze stellt eine Herausforderung dar. Zum einen kann nur hierdurch der zunehmend kritisch werdende Eintrag dieser Stoffe in den natürlichen Wasserkreislauf verhindert werden. Zum anderen wird in immer mehr Bereichen die Rückgewinnung dieser Stoffe als Wertstoff zur Rückführung in die eigene Prozesskette wie beispielsweise die Laugenrückgewinnung für industrielle Reinigungsprozesse oder zur Weiterverarbeitung für andere Anwendungen wirtschaftlich interessant. Dazu zählen unter anderem Soda, Schwefelsäure oder Trockensalze wie Tausalz oder andere Salzarten. Dies ist insbesondere auch vor dem Hintergrund der beispielsweise begrenzten Kalisalz-Reserven sowie des stark schwankenden Preises relevant.

Die Wasser-Wiederverwendung in der Industrie erfordert dabei – anders als im kommunalen Bereich – individuelle Lösungen. Besondere Merkmale des industriellen Wassermanagements, besonders in Prozessindustrien wie beispielsweise in der Chemie, in der Biotechnologie oder in der Lebensmittelproduktion sind im Gegensatz zum kommunalen Bereich individuelle Abwasser-Charakteristiken sowie speziellen Anforderungen an die Wasser-Wiederverwendung und die Konzentrat-Verwertung. Wesentlich für die Betreiber von Wasser-Recyclinganlagen sind dabei insbesondere die Minimierung von Reststoffen aufgrund der sehr hohen Entsorgungskosten sowie deren Entwicklung und der Entsorgungssicherheit.

Ziel des Verbundvorhabens „Konzentrate aus der Abwasser-Wiederverwendung" (HighCon) ist deshalb die Entwicklung von innovativen, mehrstufigen und selektiven Prozessen zur Wiederverwendung von industriellem Abwasser bis hin zur Verwertung der Konzentrat-Inhaltsstoffe. Basierend auf den Anforderungen ausgewählter Industriebranchen werden innovative Technologien wie unter anderem die Membran-Destillation, die selektive Niedertemperatur-Destillation-Kristallisation sowie die monoselektive Elektrodialyse weiterentwickelt und an spezifische Anwendungen angepasst.

Dazu werden zunächst umfangreiche Laborversuche mit synthetischen und realen Abwässern durchgeführt und auf den Technikumsmaßstab übertragen. Anschließend erfolgt die Demonstration bei Referenzprojekten wie unter anderem bei der Clariant Produkte Deutschland GmbH, bei der Deutsche Extrakt Kaffee GmbH (DEK) und bei der MEWA Textil-Service AG & Co. Groß Kienitz OHG an deren örtlichen Standorten. Ein Simulationswerkzeug soll die komplexen Zusammenhänge von den Rohwasserströmen bis zur Konzentrat-Verwertung abbilden und damit erstmalig die Wasserwiederverwendung ganzheitlich optimieren.

Das Vorhaben wird vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut und von der Technischen Universität (TU) Berlin, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik, unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Sven-Uwe Geißen koordiniert. Neben externen Partnern aus der Wirtschaft wie WEHRLE Umwelt GmbH, SolarSpring GmbH, Terrawater GmbH und DEUKUM GmbH sind auch die DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE und die DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut des Karlsruher Instituts für Technologie beteiligt. Das Verbundprojekt HighCon: „Konzentrate aus der Abwasserwiederverwendung" wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme WavE gefördert.