Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Abwasser als Pflanzendünger

01.08.2012
Klärschlamm, Abwässer und Gülle sind wertvolle Quellen, aus denen sich Dünger für die Nahrungsmittelproduktion gewinnen lässt. Forscher haben jetzt ein chemikalienfreies und umweltschonendes Verfahren entwickelt, mit dem rückgewonnene Salze direkt zu Dünger umgesetzt werden.

Phosphor ist nicht nur für Pflanzen, sondern für alle Lebewesen wichtig. Doch das für die Nahrungsmittelproduktion unverzichtbare Element wird knapper. Ein Indiz dafür sind die stetig steigenden Preise für phosphathaltige Düngemittel. Höchste Zeit also, nach Alternativen zu suchen. Keine leichte Aufgabe – denn Phosphor lässt sich nicht durch einen anderen Stoff ersetzen.


Das aus Abwasser zurückgewonnene, hochwertige Düngemittel Struvit setzt Nährstoffe langsam frei.
© Fraunhofer IGB

Eine Lösung haben Forscher vom FraunhoferInstitut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart gefunden. Sie nutzen hierzulande vorhandene Ressourcen – und die finden sich ausgerechnet in Abwässern von Klärwerken oder Gärresten von Biogasanlagen. Die vermeintliche Dreckbrühe lässt sich hervorragend wiederverwerten. Dafür haben die Wissenschaftler um Jennifer Bilbao, die am IGB die Gruppe für Nährstoffmanagement leitet, ein neues Verfahren entwickelt. »Dabei werden Nährstoffe so gefällt, dass sie direkt als Dünger zur Verfügung stehen«, sagt Jennifer Bilbao.

Mobile Pilotanlage für Tests
Kern der patentierten Methode, die die Experten derzeit in einer mobilen Pilotanlage erproben, ist ein elektrochemischer Prozess, mit dem per Elektrolyse Stickstoff und Phosphor als Magnesium-Ammonium-Phosphat – auch als Struvit bekannt – ausgefällt werden. Das Salz Struvit wird aus dem Prozesswasser in Form kleiner Kristalle ausgeschieden, womit es sich direkt als Pflanzendünger einsetzen lässt. Der Clou der Methode: Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren müssen die Forscher keine Salze oder Laugen zugeben. Bilbao: »Es handelt sich um einen komplett chemikalienfreien Prozess.«

In der mannshohen Elektrolysezelle der Versuchsanlage, durch die das Abwasser geleitet wird, befindet sich eine Opferanode aus Magnesium und eine metallische Kathode. Im Verlauf der Elektrolyse wird am negativ geladenen Pol, der Kathode, das Wasser aufgespalten. Dabei werden unter anderem Hydroxidionen gebildet. Am positiv geladenen Pol, der Anode, findet eine Oxidation statt: Magnesiumionen wandern durch das Wasser und reagieren dabei mit dem in der Lösung enthaltenen Phosphat und Ammonium zu Struvit.

Stromsparender, chemikalienfreier Prozess
Da die Magnesiumionen im Prozesswasser der Anlage besonders reaktionsfreudig sind, wird für dieses Verfahren sehr wenig Energie benötigt. Deshalb wird weniger Strom für die elektrochemische Aufspaltung gebraucht als bei üblichen Methoden. Bei allen bisher untersuchten Abwässern lag die erforderliche Leistung unter 70 Wattstunden pro Kubikmeter – ein äußerst niedriger Wert. Langzeitversuche zeigten zudem, dass die Phosphor-Konzentration im Reaktor der Pilotanlage um 99,7 Prozent auf unter 2 Milligramm pro Liter sinkt. Damit unterschritten die Forscher vom IGB den Grenzwert der Abwasserverordnung (AbwV) für Kläranlagen bis 100 000 Einwohner. »Kläranlagenbetreiber wären somit in der Lage, die Abwasserreinigung mit der lukrativen Düngemittelproduktion zu verbinden«, benennt Bilbao den entscheidenden Vorteil. Das Produkt Struvit ist für die Landwirtschaft attraktiv, da es als hochwertiges Düngemittel gilt, das Nährstoffe langsam freisetzt. Wachstumsexperimente der Fraunhofer-Forscher bestätigten die Wirksamkeit: Ertrag und Nährstoffaufnahme der Pflanzen waren mit Struvit bis zu viermal höher als mit kommerziellen Mineraldüngern.

In den nächsten Monaten wollen die Experten die mobile Pilotanlage in verschiedenen Kläranlagen testen, bevor sie sie gemeinsam mit Industriepartnern Anfang nächsten Jahres auf den Markt bringen. »Unser Verfahren eignet sich übrigens auch für die Lebensmittelindustrie und die landwirtschaftliche Biogasproduktion«, so Bilbao. Einzige Bedingung: Deren Prozesswässer müssen reich an Ammonium und Phosphat sein.

M.Sc. Jennifer Bilbao | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/august/abwasser-als-pflanzenduenger.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte