Fraunhofer ontwikkelt Europa’s eerste industriële testplatform voor waterzuivering

Waarom we over dit onderwerp schrijven:

Toegang tot efficiënte technologie voor het reinigen en recycleren van water is zeer belangrijk, vooral in de industriële sector, die enorme hoeveelheden water nodig heeft.

Onderzoekers van Fraunhofer hebben een test- en technologieplatform ontwikkeld in een grote waterzuiveringsinstallatie. Hier werken zij aan nieuwe methoden voor het reinigen en recycleren van afvalwater van een van de grootste chemieparken in Europa. Idealiter zou de nieuwe technologie het ook mogelijk moeten maken energie en waardevolle grondstoffen terug te winnen, zodat ze opnieuw in de productie kunnen worden gebruikt, schrijft het instituut in een persbericht.

Moderne analysemethoden zijn nu in staat de meest minuscule concentraties van schadelijke stoffen in water op te sporen die voorheen onopgemerkt bleven, waaronder farmaceutische en chemische residuen (ook wel microverontreinigingen genoemd). Er is echter geen reden tot paniek. “De waterkwaliteit in Duitsland is nog altijd even goed”, zegt Dr. Burkhardt Faßauer, hoofd van de afdeling Circulaire Technologieën en Water van het Fraunhofer Instituut voor Keramische Technologieën en Systemen (IKTS.) “We moeten ons echter wel voorbereiden op de uitdagingen van de toekomst.”

Op elektronen gebaseerde methode verwijdert verontreinigende stoffen uit water – Innovation Origins

Een team van onderzoekers werkt aan een nieuwe toepassing om PFAS te verwijderen uit water.

Een onderzoeksplatform op locatie

Fraunhofer is nu een project gestart dat de behandeling van industrieel afvalwater naar een hoger niveau moet tillen om grote watergebieden en drinkwater te beschermen. Een andere doelstelling van dit project is het verzamelen van recycleerbare materialen uit afvalwater. “Sommige van de restanten of proceschemicaliën in industrieel afvalwater kunnen in de industrie worden hergebruikt als grondstoffen. Dat geldt bijvoorbeeld voor diverse zouten en metalen. Wij ontwikkelen processen om deze grondstoffen uit afvalwater te halen”, legt Faßauer uit.

Het bijzondere aan dit project is dat de Fraunhofer-onderzoekers hun technologieplatform niet in het laboratorium hebben geïnstalleerd. In plaats daarvan hebben ze een reeks testcontainers ingezet op de gemeenschappelijke waterzuiveringsinstallatie in Bitterfeld-Wolfen. Dit is een van de modernste waterzuiveringsinstallaties in heel Midden-Duitsland. Naast gemeentelijk afvalwater behandelt de installatie voornamelijk industrieel afvalwater van iets minder dan 300 bedrijven in het Bitterfeld-Wolfen Chemical Park, een van de grootste in Europa. “Onze aanwezigheid ter plaatse betekent dat wij gericht en consistent toegang hebben tot de relevante hoeveelheid afvalwater. Zo kunnen we onze experimenten op bijna industriële schaal en onder reële omstandigheden uitvoeren”, zegt André Wufka, groepsmanager Systems Engineering voor water en afvalwater.

Een groot voordeel van het technologieplatform is het modulaire ontwerp. Aggregaten en systemen kunnen te allen tijde vervangen worden of verplaatst worden naar een andere locatie in het proces. Zo kunnen de teams van deskundigen de technische processen in de waterzuiveringsinstallatie reproduceren, analyseren, verplaatsen en optimaliseren.

Geavanceerde apparatuur voor afvalwaterbehandeling

Het team van wetenschappers gebruikt ultramoderne apparatuur om het afvalwaterprobleem aan te pakken. De deskundigen verkennen daarbij nieuwe wegen: ze blijven bestaande processen ontwikkelen, combineren conventionele methoden om nieuwe processen te ontwikkelen en werken aan innovatieve en – idealiter – ontwrichtende technologieën.

Een voorbeeld hiervan zijn intelligente, schakelbare membranen die specifieke microverontreinigingen detecteren en scheiden. Naast membranen en biologische en elektrochemische methoden maken de onderzoekers ook gebruik van de nieuwste sensortechnologie. “We testen bijvoorbeeld de prestaties van nieuwe sensorsystemen. In deze systemen hechten de verontreinigende moleculen zich aan een nanogestructureerd sensorsubstraat, en wanneer dit gebeurt, verandert de lichtbreking. De sensor registreert de verandering en kan aan de hand daarvan de concentratie verontreinigende stoffen in het water meten. Dit zou kunnen worden gebruikt om een reinigingsproces te sturen,” legt Wufka uit.

Zouten beschadigen flora en fauna

Naast het testen van nieuwe technologieën om industrieel afvalwater te behandelen, pakken Fraunhofer-deskundigen nog een ander probleem aan: resten zoals zouten die zich tijdens het reinigingsproces ophopen. Deze worden vaak aangetroffen in productieafvalwater, maar zelfs het gereinigde water bevat nog een bepaalde hoeveelheid zouten.

“Als grote hoeveelheden van deze zouten in rivieren terechtkomen, kan dit problemen veroorzaken. Tijdens hittegolven, zoals die van deze zomer, daalt het waterpeil in rivieren, waardoor de concentratie van stoffen in het water toeneemt. Dit kan ernstige gevolgen hebben voor flora en fauna in de rivieren,” aldus Wufka. Onderzoekers van Fraunhofer IKTS werken daarom samen met partnerinstellingen om niet alleen effectievere oplossingen te ontwikkelen om zouten uit afvalwater te verwijderen, maar ook oplossingen om deze gewonnen zouten te recyclen.

Productiegerichte milieubescherming voor bedrijven

De ontwikkelde filter- en reinigingstechnologieën komen ten goede aan afvalwaterzuiveringsinstallaties, maar kunnen ook rechtstreeks in de industriële productie worden gebruikt. In dat geval kunnen de Fraunhofer-onderzoekers gebruik maken van de flexibiliteit van hun technologieplatform om geschikte reinigingsstrategieën te testen voor specifieke problemen of behoeften van industriële klanten. “Bedrijven in de chemische industrie kunnen bijvoorbeeld een systeem opzetten dat wij hebben ontwikkeld om grondstoffen uit afvalwater terug te winnen, direct in hun productiehal,” legt Faßauer uit.

Max Fuhr, commercieel directeur van het chemiepark Bitterfeld-Wolfen, vertrouwt op het werk van de Fraunhofer-onderzoekers: “Het scheiden en terugwinnen van herbruikbare grondstoffen uit proceswater speelt een essentiële rol in de circulaire economie en is de sleutel tot efficiëntie in de industriële productie. Het verlaagt ook de kosten. Bovendien verwachten we dat innovatieve behandelingstechnologieën ons zullen helpen om in de toekomst nog duurzamer met water om te gaan en meer innovatieve bedrijven naar het park te trekken.”

Het idee van een proefsysteem op het terrein van de afvalwaterzuiveringsinstallatie ontstond aanvankelijk uit discussies tussen deskundigen van de afvalwaterzuiveringsinstallatie en onderzoekers van Fraunhofer IKTS. “Het resultaat is Europa’s eerste test- en innovatieplatform voor de behandeling van industrieel afvalwater – een prestatie waar we erg trots op zijn”, aldus Faßauer.

Bacteriën halen paracetamol uit afvalwater – Innovation Origins

Onderzoekers hebben in kaart gebracht welke bacteriën onder welke voorwaarden paracetamol uit afvalwater kunnen verwijderen.