Klare Sache: Gewässerschutz beginnt vor der Haustür

Im Durchschnitt verbraucht jeder Deutsche am Tag 127 Liter Wasser.

Doch was so klar und frisch aus dem Hahn kommt, beinhaltet trotz aller Sorgfalt nicht selten Spurenstoffe von Arzneimitteln oder organische Industriechemikalien. Die Diskussion gewinnt aufgrund des demografischen Wandels mit immer mehr älteren Menschen in medizinischer Behandlung weiter an Gewicht.

In dem vom Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW ausgeschriebenen europaweiten Ideenwettbewerb zum Gewässerschutz bildete daher die Eliminierung von Spurenstoffen einen Schwerpunkt. Bei der Ausschreibung konnte sich das Institut für Siedlungswasserwirtschaft (ISA) in Zusammenarbeit mit der Aachener Verfahrenstechnik gegen die Konkurrenz durchsetzen.

Bei fünf der insgesamt neun geförderten Projekte sind die RWTH-Wissenschaftler federführend und sorgen zusätzlich als Koordinator für den Austausch unter den Projektteilnehmern.

Das Forschungsvorhaben zum Gewässerschutz findet in Zusammenarbeit mit 18 Partnern statt. Die Projekte haben alle das gleiche Ziel: die Reduktion von organischen Spurenstoffe und Arzneimitteln. Dabei werden unterschiedliche Ansatzpunkte im Labor, in Technikumsanlagen oder unter großtechnischen Einsatzbedingungen verfolgt. Die Wissenschaftler untersuchen unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten, wie Kläranlagen die Spurenstoffe im Wasser weitgehend reduzieren können.

Im Rahmen des Projekts MIKRORUHR werden in Recherchearbeit Daten über die industrielle Einleitung in die Ruhr erhoben. Der Fluss ist ein wichtiger Trinkwasserlieferant. Daher ist es besonders wichtig herauszufinden, wo Verunreinigungen stattfinden und in welcher Konzentration Spurenstoffe eingeleitet werden. Das Projekt MIKROIND nutzt in einem nächsten Schritt diese erhobenen Daten, um verfahrenstechnische Maßnahmen zur Schadstoffreduktion an geeigneter Stelle einzubringen.

Die „Advanced Oxidation Processes“ sind Versuchsgegenstand des MIKROLIGHT-Projekts. Bei diesen Verfahren werden die Spurenstoffe mittels kombinierter Verfahren, wie der UV-Bestrahlung und Ozonierung, eliminiert. Dass die Methode erfolgreich ist, wissen die Forscher bereits. Sie untersuchen nun, welche Kontaktzeiten und Konzentrationen der Oxidationsmittel mit dem Abwasser am effektivsten und dabei kostengünstig sind.

Das Projektteam MIKROMEM hat sich auf den Einsatz von Membranverfahren spezialisiert. An den Kläranlagen wird vor Ort geforscht, denn in NRW ist die Zahl der Membrankläranlagen so hoch, wie in keinem anderen Bundesland. Vereinfacht dargestellt funktioniert die Membran wie ein Kaffeefilter. Allerdings sind die eingesetzten Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen viel feiner, sodass auch Bakterien und Viren zurückgehalten werden können. Da viele der organischen Spurenstoffe noch kleiner sind als Viren, ist eine Nanofiltration mit einer noch feineren Membran nötig. Das Wasser kann den Filter passieren, während sich die zurückgehaltenen Spurenstoffe aufkonzentrieren. Auch für den Umgang mit diesen Rückständen suchen die Forscher nach ökonomischen Lösungen.

Mit der Ertüchtigung kommunaler Kläranlagen durch die Verwendung von Aktivkohle beschäftigt sich die Projektgruppe MIKROFLOCK. Aktivkohle kann eine Vielzahl von Spurenstoffen gut adsorbieren. Das Team versucht nun herauszufinden, ob ein Granulat oder Pulver besser geeignet ist und welcher Einsatzort sich innerhalb der Kläranlage anbietet. Eine der Schwierigkeiten dieses Verfahrens besteht darin, dass die Kohle anschließend selbst wieder aus dem Wasser entfernt werden muss; dafür kommen zunächst nur Kläranlagen mit Sandfilter in Frage.

Die fünf beschriebenen Projekte werden in der ersten Phase, die zwölf Monate andauert, mit 1,9 Millionen Euro gefördert. Die Gesamtlaufzeit wird voraussichtlich zwischen 18 und 30 Monaten betragen. Insgesamt investiert das Umweltministerium NRW rund 6 Millionen Euro in die Forschung der Spurenelimination.

Das ISA ist darüber hinaus an drei weiteren Projekten dieses Forschungsschwerpunktes beteiligt. Dabei finden beispielsweise Untersuchungen in Schwerte statt. Die dortige Kläranlage verfügt über zwei verfahrenstechnisch vollständig trennbare Belebungsbeckenstraßen. Währen die eine Straße weiterhin konventionell betrieben wird, testen die Forscher in der zweiten Belebungsbeckenstraße den Einsatz von Ozon und Aktivkohle in Kombination. „Bei den Forschungsarbeiten zur Spurenstoffelimination können wir auf umfassende Erfahrungen aus zahlreichen Vorgängerprojekten wie beispielsweise die Untersuchung von Krankenhausabwässern zurückgreifen“, fasst Dr. David Montag, Wissenschaftlicher Mitarbeiter des ISA, zusammen. „Das ermöglicht uns eine differenzierte Sichtweise für die komplexe Problematik.“

i.A. Kim-Laureen Döpke

Weitere Informationen:
Institut für Siedlungswasserwirtschaft
Dr.-Ing. David Montag
Telefon: +49 241 80 25215
E-Mail: montag@isa.rwth-aachen.de