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Abbauprodukte im Wasserkreislauf

In der Wasserversorgungsbranche verfeinert der wissenschaftliche Fortschritt die Analysemethoden immer mehr. So ist es heute möglich, den Wasserkreislauf auf chemische Verbindungen zu untersuchen, die vor einigen Jahrzehnten noch unbekannt waren. Zu dieser Gruppe gehören organische Spurenstoffe, also Überreste aus Arzneimitteln, Seife und Shampoo oder auch aus Herbiziden. Mit dem Wissen um diese Stoffe kommen Fragen auf: Wie verändern sie sich im Laufe des Abbauprozesses und wie wirken dabei entstehende Stoffe auf Mensch und Umwelt? Was passiert mit ihnen, wenn man das Wasser mit Chlor oder Ozon hygienisiert? Kommen sie überhaupt in möglicherweise gesundheitsschädlichen Mengen vor?

Das Projekt wurde zurückgezogen.

Projektdaten

Projektnummer 2010-08
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Institut für Umweltmedizin Freiburg
Laufzeit zurückgezogen
Zuschuss 0

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Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Gärrestaufbereitung nach ARTOR-Verfahren
Offenburg

Kombinierte Gärresttrocknung und Abgasreinigung bei Biogasanlagen

Beim Vergären von Substrat in einer Biogasanlage bleibt der sogenannte Gärrest übrig, also eine Masse, die zwar energetisch ausgelaugt aber noch voller Nährstoffe ist. Deshalb ist der Gärrest ein wertvoller Dünger, den der Anlagenbetreiber jedoch zuerst platzaufwändig in Silos lagern muss. In vielen Biogasanlagen verbrennen Blockheizkraftwerke (BHKW) das Biogas, um so Strom und Wärme zu produzieren. Um mit ihren Abgasen die Grenzwerte für Luftschadstoffe einzuhalten, benötigen die BHKW oft teure Filter und Katalysatoren, die zudem häufig ausgetauscht werden müssen. Für beides hat die Firma Artor eine innovative Lösung entwickelt. Aus dem Gärrest wird ohne vorgeschalteter Fest-Flüssig-Trennung ein flüssiges Stickstoffkonzentrat mit geringem Volumen und ein mineralienreicher Feststoffdünger gewonnen. Die Anlage besteht aus zwei Einzelkomponenten. Die Erste entfernt das Ammoniak aus dem Gärrest und konzentriert es in einem Kondensat. Dieser Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. In der zweiten Anlagenkomponente strömt das BHKW-Abgas durch den Gärrest. Dabei reichern sich das Formaldehyd und die Stickstoffoxide aus dem Abgas im Gärrest an. Während Stickstoff und Formaldehyd in der Luft zu den Schadstoffen zählen, dienen sie im Boden den Pflanzen als Nährstoff. Das Verfahren bietet noch einen weiteren Vorteil: Durch die Hitze aus dem Abgas verdunstet das in der Masse vorhandene Wasser. Das Ergebnis ist ein kompakterer, leichterer und mit pflanzenverfügbarer Stickstoffverbindung (Dünger) angereicherter Gärrest. Damit reichen kleinere Lagersilos aus und die Landwirte sparen beim Ausbringen auf die Felder Zeit und Kraftstoff. Nach ersten erfolgreichen Laborversuchen an der HS Offenburg entwickelte Artor eine Pilotanlage, optimierte die einzelnen Komponenten und entwickelte einen markttauglichen Prototypen. Für die Betreiber der etwa 8.000 Biogasanlagen in Deutschland bietet das Artorverfahren eine innovative Option um die Kombination Biogasanlage – BHKW – Düngung weiter zu optimieren. Das Konzept ist flexibel: Benötigen die Landwirte rund um eine Biogasanlage den Gärrest nicht als Dünger, kann ihn die Anlage auch zu einem festen Brennstoff für Heizkraftwerke trocknen. Drei wesentliche Projektergebnisse: Die Entstickung des Gärrestes verringert den Stickstoffeintrag in die Umwelt. Der gewonnen Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. Durch die Kombination von Biogasanlage und Gärrestaufbereitung zu Dünger entsteht eine regionale Wertschöpfungskette mit nachhaltigem Nährstoffmanagement und flexibler Nutzung.

KinderEnergieFahrrad
Freiburg

Energieerlebnisräder für Kinder

Seit vielen Jahren sensibilisiert der gemeinnützige Verein Solare Zukunft e.V. Kinder und Erwachsene mit Projekttagen, pädagogischen Fortbildungen oder Bastelaktionen für den Klima- und Umweltschutz. Zu den Angeboten des Vereins gehören auch Energiefahrräder, also umgebaute Heimtrainer, auf denen mit Muskelkraft kleine Elektrogeräte angetrieben werden können. Unterstützt vom Innovationsfonds kommen unter dem Titel „Fahrradkino“ zehn Energiefahrräder seit 2012 auf verschiedenen Veranstaltungen zum Einsatz. Für Kinder aber sind diese Erwachsenengeräte zu groß und lassen somit eine wichtige Zielgruppe außen vor. Im aktuellen Projekt entwickelt der Verein deshalb speziell zwei Energieerlebnisräder für Kindergarten- und Grundschulkinder. Dafür bauen Mitarbeiter einen Gleichstromgenerator und Wechselrichter in einen Heimtrainer für Kinder und einen Rollentrainer ein und testen, welches Konzept sicherer und praktischer ist. Erste Einsätze in Kitas und Veranstaltungen ergänzen den Praxistest. Die Energiefahrräder sind ein besonders anschauliches Instrument, um Kindern den Zusammenhang zwischen Energieerzeugung und -verbrauch anschaulich zu machen. Indem sie Lampen, Ventilatoren, Radios, Küchengeräte und andere alltägliche Elektrogeräte selbst antreiben, entwickeln die Kinder Verständnis für den Wert von Energie. Wie bei allen Projekten von Solare Zukunft entwickeln die Mitarbeiter auch hier pädagogische Begleitmaterialien, so dass nach Projektende auch andere Einrichtungen die Fahrräder für Unterricht und Projekttage ausleihen können. Außerdem bietet Solare Zukunft anderen Institutionen ihre Konstruktionspläne für den Nachbau von Kinderenergierädern an. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Kinder-Energie-Fahrräder sind derzeit auf dem Markt nicht erhältlich. Deshalb stoßt unser Modell auf großes Interesse. Andere Bildungsinstitutionen sind schon auf das Kinder-Energie-Fahrrad aufmerksam geworden und möchten es ausleihen. Eine realistische Zeitplanung ist bei innovativen Projekten eine große Herausforderung, weil sich die Dauer der Entwicklungsfasen nicht genau vorher sagen lässt und unvorhergesehene Aufgaben die Regel sind. Dies ist allerdings auch einer der Reize an Innovation Mit dem Kinder-Energie-Fahrrad ist es uns gelungen, dass 4-jährige in der Lage sind, damit elektrische Verbraucher wie z.B. Eisenbahn oder Kassenabspielgerät zu betreiben und den Zusammenhang der Energieumwandlung spielerisch zu erfassen.

Keramische Membranen für die rückstandsminimierte Herstellung von Kalkwasser
Freiburg

Kalkwasserherstellung mit Keramikmembranen

Pro Jahr versorgt das Wasserwerk Ebnet die Freiburger mit mehr als neun Millionen Kubikmetern Trinkwasser. Das Wasser aus dem Schwarzwald ist natürlich reich an Kohlensäure und wird deshalb bisher durch Zugabe von Kalkwasser chemisch entsäuert. Beim Mischen von Kalkmilch und Rohwasser fällt jedoch ein Sediment aus ungelösten Kalkhydratteilchen an. Das Sediment gelangt in ein Absetzbecken, wo sich die Kalkteilchen weiter vom Wasser absetzen. So entstehen pro Jahr 4.700 Tonnen Abwasser und 500 Tonnen Sediment, die aufwändig entsorgt werden müssen. Zusammen mit dem Karlsruher Technologiezentrum Wasser erprobt bnNETZE als Betreiber des Wasserwerks deshalb keramische Membranen, um Kalkwasser herzustellen. Das Projekt analysierte zwei Szenarien: Das erste ergänzt die bestehende Struktur um eine Filteranlage für das Kalksegment. Die Anlage mischt das Segment erneut mit Rohwasser und filtert es anschließend durch eine Keramikmembran, so dass erneut Kalkwasser entsteht. Dabei nimmt der Anteil an Sediment kontinuierlich ab, bis schließlich ein unlöslicher Rest übrig bleibt. Im zweiten Szenario erprobten die Betreiber eine Anlage, die Kalkmilch aus Weißfeinkalk herstellt. Weißfeinkalk hat ein geringeres Volumen als das bisher verwendete Kalkhydrat, ist damit ressourcenschonender und spart Transportkosten. Auch bei dieser Anlage filtern keramische Membranen die Kalkmilch, um so trübstofffreies Kalkwasser zu erhalten. Im Laufe des Projektes ermitteln die Experten unter anderem die chemische Zusammensetzung der verschiedenen Wasser- und Kalkgemische, die optimale Betriebsdauer verschiedener Filterprozesse und bei welcher Wassertemperatur die Membranen am effizientesten arbeiten. Beide Verfahren schonen die natürlichen Kalkressourcen, reduzieren die Menge an Kalksegment und Abwasser stark und verringern somit auch Transportkosten und CO2-Emissionen. Die Daten des Ebneter Projektes dienen als Grundlage, um keramische Membranen zukünftig deutschlandweit in Wasserwerken zu verwenden. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Bei der Kalkwasserherstellung führt die Vorbehandlung des Lösewassers mit Umkehrosmose und mechanischer Entsäuerung zu einem deutlich geringeren Sedimentan-fall gegenüber der derzeitigen Vorgehensweise mit unbehandeltem Rohwasser. Die Abtrennung unlöslicher Bestandteile aus dem Kalkwasser durch Mikro- oder Ultrafiltrationsmembranen erlaubt ein kompaktes Anlagendesign und einen hohen Automatisierungsgrad. Fouling wird begrenzt durch einen angepassten Flux und Spülungen mit Filtrat, teilweise unter Zugabe von Salzsäure. Das neuartige Verfahrenskonzept basiert auf Kreislaufführung und nutzt dadurch den angelieferten Kalk weitestgehend aus. Während der Pilotversuche wurde gegenüber dem derzeitigen großtechnischen Betrieb der Anfall von Sediment um 80 % und der Anfall von Abwasser um 100 % vermindert.