Nachhaltige Aktivkohle für Klärwerke

Kurz & Knapp

Die Reinigung des Abwassers erfolgt in Kläranlagen in verschiedenen Stufen. Mittels Aktivkohle werden Rückstände von Arzneimitteln herausgefiltert.
Aktivkohle besteht häufig aus Steinkohle und kann nicht mehrfach genutzt werden. Forschende vom Fraunhofer-Institut UMSICHT präsentieren nun nachhaltigeren Ansatz für die Gewinnung von Aktivkohle.
Im Fokus stehen Pellets aus Holzkohlenmehl, die Spurenstoffe effizient und ressourcenschonend filtern und sogar wiederverwendet werden können.

Mit Holzkohlemehl Abwässer von Schadstoffen befreien

Mit Aktivkohle schädliche Substanzen aus Abwässern zu filtern, ist effektiv aber wenig nachhaltig. Forschende vom Fraunhofer UMSICHT haben nun erstmals einen ressourcenschonenden Ansatz entwickelt. Zum Einsatz kommen Pellets aus Holzkohlenmehl, die aufgrund eines neuen Reaktionsverfahrens wieder genutzt werden können.

In Deutschland wird Abwasser in Kläranlagen mittels verschiedener Verfahren aufwendig gesäubert. Um Rückstände von Arznei- oder Putzmitteln zu filtern, wird in einem separaten Reinigungsschritt Aktivkohle eingesetzt. Aufgrund ihrer porösen Grundstruktur kann Aktivkohle Spurenstoffe in sehr großen Mengen aufsaugen.

Das Problem: Aktivkohle besteht meist aus dem fossilen Rohstoff Steinkohle und ist relativ schnell im Ende ihrer Kapazität angelangt. „Bisher wird meist pulvrige Aktivkohle eingesetzt. Sobald diese voll beladen ist und keine Stoffe mehr adsorbieren kann, wird sie schlichtweg verbrannt“, erklärt Ilka Gehrke vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen. Das wollte das Team um Gerke ändern.

Regenerationsprozess für Holzkohle-Pellets

Komposit-Aktivkohle UMSICHT — Die hergestellten Komposit-Aktivkohlen weisen im Vergleich zu herkömmli-chen granulierten Aktivkohlen eine dreifach höhere elektrische Leitfähigkeit auf. © Fraunhofer UMSICHT

Im Rahmen des Projektes ZeroTrace entwickelten die Forschenden einen ganzheitlichen Ansatz, um in Kläranlagen Spurenstoffe wie Arzneirückstände aus Abwässern ressourcenschonend zu entfernen. Das dreijährige Vorhaben wurde vom Bundesforschungsministerium gefördert. Statt fossiler Aktivkohle setzte das Team auf den nachwachsenden Rohstoff Holz.

Konkret wurden Pellets aus granuliertem Holzkohlemehl entwickelt. Sie absorbieren die Schadstoffe bei sehr hohen Temperaturen, sodass die Pellets – anders als herkömmliche Aktivkohle – wiederverwendet werden können. Möglich machte das ein eigens entwickeltes Regenerationsverfahren, das auf der EFSA-Methode basiert. Bei der Electric Field Swing Adsorption werden die Kohlen elektrisch so erhitzt, dass die Schadstoffe auf den Kohlen regelrecht verbrennen.

Ressourcenschonend und wirtschaftlich

Für eine hohe elektrische Leitfähigkeit wurde das Holzkohlenmehl mit Grafit vermengt. Damit hielten die Pellets Temperaturen bis zu 650 Grad Celsius stand. Auch die Konstruktion des Reaktors wurde optimiert, sodass er in den Klärwerken eingesetzt werden kann. Hier setzte das Team auf das Prinzip der kontinuierlichen Regeneration: „Die Idee ist, dem Becken laufend über ein Förderband kleine Aktivkohlemengen zu entnehmen, diese zu regenerieren und wieder zurückzuführen“, erklärt Gehrke.

Die Vorteile: Da nur geringe Mengen Aktivkohle im Spiel sind, dauert der Re-aktionsprozess nur wenige Minuten. Zugleich wird weniger Aktivkohle ver-schlissen, so dass Ressourcen gespart werden. „Unsere Tests haben ge-zeigt, dass unser Verfahren ressourcenschonend und dabei gleichzeitig wirt-schaftlich und konkurrenzfähig ist“, resümiert Gehrke.

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