Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schadstoffe im Abwasser mit Plasma abbauen

30.07.2014

Einen neuen Ansatz für die Reinigung von Abwässern mit biologisch schwer abbaubaren Verbindungen untersuchen Fraunhofer-Wissenschaftler in dem vom BMBF geförderten Projekt »Wasserplasmax«. Mit einem ersten Plasmareaktor konnten sie zuvor bereits Cyanide erfolgreich abbauen.

Halogenierte Verbindungen aus Industrieabwässern, beispielsweise fluorierte Tenside, sind ebenso wie einige Arzneimittel aus Klinikabwässern oder Cyanid-Verbindungen 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.


Gelangt UV-Strahlung auf photokatalytisch aktive Oberflächen, werden Radikale erzeugt, welche Schadstoffe im Wasser abbauen können. Das Bild zeigt eine photokatalytisch beschichtete Probe unter Wasser. Durch die Photokatalyse wird Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten.

© Fraunhofer IGB

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, welche direkt im Plasma erzeugt werden.

Ein Plasma ist ein ionisiertes Gas, das neben Ionen und Elektronen auch chemische Radikale und weitere elektronisch angeregte Teilchen sowie kurzwellige Strahlung enthält. Ein solches Plasma lässt sich durch ein elektromagnetisches Feld, beispielsweise durch Anlegen einer Hochspannung, zünden.

Zur Anwendung in der Wasserreinigung eignet sich ein Atmosphärendruckplasma. »Bringt man verunreinigtes Wasser in Kontakt mit einem solchen Plasma, so reagieren die Radikale mit den im Wasser gelösten Schadstoffen. Auch die durch das Plasma erzeugte Strahlung wirkt über photochemische Prozesse auf die Schadstoffe ein. In beiden Fällen werden die Schadstoffe oxidiert und dadurch unschädlich gemacht«, erläutert Dr. Michael Haupt, Leiter des Projekts und Gruppenleiter »Plasmatechnik und dünne Schichten« am Fraunhofer IGB, das Prinzip.

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 [M. Hijosa-Valsero, R. Molina, H. Schikora, M. Müller, J. M. Bayona, Water Research 47 (2013): 1701-1707].

»Um nun herauszufinden, welche Wechselwirkungen zwischen den reaktiven Plasmaspezies und im Wasser gelösten Schadstoffen am besten zum Abbau der Schadstoffe führen, wollen wir bei Wasserplasmax drei verschiedene Reaktortypen aufbauen und umfassend testen«, beschreibt Haupt den aktuellen Fokus. Bei einem Reaktor wird daher, 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.

»In einem dritten Reaktortyp schließlich wollen wir untersuchen, ob zusätzliche photokatalytische Schichten die Abbauprozesse verstärken«, verrät Haupt. Fällt UV-Licht auf photokatalytische Oberflächen, so werden Radikale erzeugt. »Wenn wir die photokatalytischen Schichten so in den Reaktor integrieren, dass die im Plasma erzeugte UV-Strahlung genutzt werden kann, könnten theoretisch ohne zusätzlichen Energiebedarf weitere reaktive Radikale entstehen«, ist der Wissenschaftler überzeugt.

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.

Dr. Michael Haupt | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/presseinformationen/2014/schadstoffe-im-abwasser-mit-plasma-abbauen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Staubarmes Recycling wertvoller Rohstoffe aus Elektronikschrott
16.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Mikrostrukturen mit dem Laser ätzen
25.10.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nährstoffhaushalt einer neuentdeckten “Todeszone” im Indischen Ozean auf der Kippe

06.12.2016 | Geowissenschaften

Entschlüsselung von Kommunikationswegen zwischen Tumor- und Immunzellen beim Eierstockkrebs

06.12.2016 | Medizin Gesundheit

Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate

06.12.2016 | Materialwissenschaften