31.07.2014

Wasserplasmax – Abwasserbehandlung mit Plasma

Halogenierte Verbindungen aus Industrieabwässern, beispielsweise fluorierte Tenside, sind ebenso wie einige Arzneimittel aus Klinikabwässern oder Cyanid aus der Galvanik nur schwer biologisch abbaubar. Um zu verhindern, dass sich diese Schadstoffe in der Umwelt anreichern, muss das Abwasser mit speziellen Reinigungsverfahren behandelt werden. Hierzu wird das Abwasser in der Regel mit oxidativ wirkenden Techniken aufbereitet, die beispielsweise Wasserstoffperoxid oder Ozon als Oxidationsmittel nutzen. Einen neuen Ansatz verfolgt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als „wissenschaftliches Vorprojekt“ (WiVoPro) geförderte Projekt „Wasserplasmax“. In diesem Projekt untersuchen Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, wie Schadstoffe im Abwasser mithilfe von Plasmaverfahren abgebaut werden können – mit oxidierenden Radikalen und UV-Strahlung, die direkt im Plasma erzeugt werden. Dass die Plasmatechnologie ein Ansatz ist, den es sich weiter zu verfolgen lohnt, konnten die Wissenschaftler mit Kollegen internationaler Partner in dem von der EU geförderten Projekt „Water Plasma“ bereits zeigen. Wird cyanidhaltiges Industrieabwasser (1,5 mg Cyanid pro Liter) mit zusätzlicher hoher organischer Fracht in einem eigens konstruierten Plasmareaktor behandelt, nimmt die Konzentration von Cyanid innerhalb von nur 90 Minuten um mehr als 90 Prozent bis unter die Nachweisgrenze ab. Um nun herauszufinden, welche Wechselwirkungen zwischen den reaktiven Plasmaspezies und im Wasser gelösten Schadstoffen am besten zum Abbau der Schadstoffe führen, wollen die IGB-Forscher bei Wasserplasmax drei verschiedene Reaktortypen aufbauen und umfassend testen. Bei einem Reaktor wird, wie auch zuvor im EU-Projekt, ein kontinuierlicher Wasserfilm direkt am Plasma vorbeiströmen. In einem zweiten Reaktor soll das zu behandelnde Abwasser zunächst mittels einer Düse zerstäubt werden, sodass fein vernebelte Tröpfchen die Plasmazone passieren. Im dritten Reaktortyp soll untersucht werden, ob zusätzliche photokatalytische Schichten die Abbauprozesse verstärken. Die Reaktorkonfiguration mit den besten Ergebnissen soll schließlich als Demonstrator aufgebaut werden, um reales Industrieabwasser im größeren Maßstab zu untersuchen. Neben einem möglichst vollständigen Abbau der Modellschadstoffe spielt auch ein geringer Energieverbrauch eine wichtige Rolle, um die Plasmatechnologie als neues Wasserbehandlungsverfahren etablieren zu können.