Wasserreinigung Forschungsprojekt zu neuen Membrantechniken für die Wasserreinigung

Im Projekt „BioNexGen“ haben sich elf internationale Projektpartner zusammengeschlossen, um Membranen mit neuen nanoskalierten Funktionsschichten zur Wasserreinigung zu entwickeln. Es wird von Prof. Dr. Jan Hoinkis, Direktor des Instituts für Angewandte Forschungan der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, geleitet und von der Europäischen Union mit insgesamt 3,4 Millionen Euro in den nächsten dreieinhalb Jahren gefördert.

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Karlsruhe – Startschuss für internationale Forschungskooperation an der Hochschule Karlsruhe: Mit ihrem Treffen am 8. November 2010 starteten die Kooperationspartner das internationale Forschungsprojekt „Developing the next generation of membrane bioreactors (BioNextGen)“ am Institut für Angewandte Forschung (IAF) der Hochschule Karlsruhe.

Membran reinigen Wasser bis zu molekularen Größe

Immer häufiger wird Membrantrenntechnik bei der Wasserbehandlung, also der Reinigung und des Recyclings, eingesetzt. Sie basiert auf einem Trennverfahren, bei dem das zu filternde Medium unter Druck quer zu einem Filter mit feinsten Poren geleitet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Filtern erlaubt die Membrantechnik eine Trennung der Stoffe bis zu ihrer molekularen Größe, wie dies z.B. in der so genannten Umkehrosmose zur Meerwasserentsalzung geschieht. Zur Abwasserreinigung werden bereits Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen eingesetzt, die feinste Partikel und Keime zurückhalten können, so dass sich das gereinigte Wasser in der Landwirtschaft oder in der Industrie wieder einsetzen lässt.

Wassermangel in den südlichen europäischen Ländern und Nordafrika

Insbesondere in den Mittelmeer-Anrainerstaaten bzw. den nordafrikanischen Ländern wird die Wiederverwendung von gereinigtem Wasser/Abwasser immer wichtiger, da diese vor allem in den Sommermonaten unter akutem Wassermangel leiden. Und dies wird sich nach Ansicht von Experten durch den Klimawandel noch verstärken. Ziel des gemeinsamen Projekts „BioNexGen“ ist daher die Entwicklung neuartiger nanostrukturierter Membranmaterialien, die vor Ort, also in den beteiligten MENA-Ländern in Pilotversuchen getestet werden sollen. Damit soll die Reinigungsleistung gegenüber den bisher in Bioreaktoren eingesetzten Membranen deutlich gesteigert werden. „Zu erreichen ist dies nur“, so Prof. Dr. Jan Hoinkis, „wenn die neuen Membranen nicht nur als rein physikalische Barriere dienen, sondern auch funktionelle Eigenschaften aufweisen. Insbesondere müssen wir verhindern, dass sich Deckschichten (Fouling) auf der Membranoberfläche ablagern, da dies den Wasserdurchfluss und damit auch die Reinigungsleistung reduziert.“

Trennleistung der Membranen soll erhöht werden

Zudem sollen die neuen Materialien die Trennleistung der Membranen in Bioreaktoren verbessern, sodass sie auch gelöste niedermolekulare Verbindungen wie beispielsweise gelöste Farbstoffe im Abwasser der Textilindustrie zurückhalten können. Im Wasserrecycling würde sich dadurch eine deutliche Steigerung der Wasserqualität ergeben. „Eine zusätzliche Herausforderung ist für uns dabei“, betont Prof. Dr. Jan Hoinkis, „die Trennwirkung und dabei die Reinigungsleistung zu erhöhen, aber nicht den dazu benötigten Energieverbrauch.“

„Der Ausbau der angewandten Forschung ist eines der zentralen strategischen Ziele unserer Hochschule“, so Rektor Prof. Dr. Karl-Heinz Meisel, „das Beispiel BioNexGen verdeutlich einmal mehr, wie dabei eine hoch aktuelle wissenschaftliche Fragestellung praxisorientiert umgesetzt wird – ein Konzept, für das die Hochschulen für Angewandte Wissenschaften auch mit ihrem gesamten Ausbildungssystem stehen.“

Beteiligt sind an dem Projekt aus Deutschland die Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, das Steinbeis-Europa-Zentrum Karlsruhe und das Unternehmen Microdyn Nadir in Wiesbaden, das italienische Institute for Membrane Technology, die britische Swansea University, aus Griechenland die Foundation for Research and Technology sowie das Unternehmen Nanothinx, das türkische Izmir Institute of Technology, die syrische Al Baath University Homs, das ägyptische Central Metallurgical Institute Cairo und das tunesische Centre of Biotechnology Sfax.

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