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Innovative Wasserwirtschaft

Hormone raus aus H2O – und Energie gespart

Wasser ist ein knappes Gut – insbesondere für die chemische Industrie. So wäre doch die Utopie: Durch eine enge Vernetzung von Kommunen, kommunalen oder auch privaten Wasserwerken und der chemischen Industrie erreicht man einen nachhaltigen und ökonomisch vorteilhaften Umgang mit dem Lebenselixier. Aktuelle Innovationen bringen alle Akteure diesem Ziel näher.

Wasser, Abwasser und damit verbundene Themengebiete rücken nicht zuletzt durch verschiedene zivilgesellschaftliche Initiativen jetzt stärker in den Vordergrund. Die Forderungen der Volksinitiativen «Für sauberes Trinkwasser und gesunde Nahrung» sowie «Für eine Schweiz ohne synthetische Pestizide» wenden sich gegen die landwirtschaftliche Anwendung von synthetischen Pestiziden und Antibiotika-Prophylaxe – bis zur Forderung nach Bundesverfassungsänderungen.

Umfassend vernetztes Gewässermonitoring greifbar

Da heisst es: Entdecke die Möglichkeiten. Was es zum Beispiel schon gibt, sind Softwares für ganze Gewässergüte-Messnetze. Sie dienen zur Dokumentation und gegebenenfalls zur Alarmierung.1,2 Im Einzelnen werden zum Beispiel pH-Wert, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Leitfähigkeit und Chlorophyllgehalt automatisch ermittelt, ohne dass ein Mitarbeiter Proben ziehen oder Werte ablesen und händisch übertragen müsste. Die Statusmeldungen der angeschlossenen Messstationen werden via Internet in die Leitstelle geschickt und in eine Oracle-Datenbank eingespeist.

Abb. 1

Abb. 1: Umweltfreundliche Lösung für direkt angetriebene Zentrifugalgebläse zur Abwasserbelüftung: Permanentmagnetmotor und aktive Magnetlager, einschliesslich einer Magnetlagersteuerung (Nennausgangsleistung der Motoren: 75 bis 350 kW; Drehzahlen bis zu 35 000 min-1). Bild: SKF


Droht etwas aus dem Ruder zu laufen, so schlägt das System selbstständig Alarm. Über die Software können dann einzelne Datensätze gesichtet und für eine detaillierte Beurteilung inklusive Grafiken, Tabellen und gleitende Durchschnitte generiert werden. Eine automatische Bereitstellung eines Teils der möglichen Darstellungen eignet sich auch für die Information der breiten Öffentlichkeit über die Wassergüte in ihrer Region – einfach über eine App und in Echtzeit, wo dies gewünscht oder gesetzlich gefordert wird.

Das umfassende Gewässermonitoring kann etwa Messstellen an Trinkwasserreservoirs, an ihren Zu- und Abflüssen, im Besonderen in der Nähe eines nahegelegenen Kraftwerks einschliessen. Grundsätzlich eignet sich die Struktur einer Software dieser Art auch dazu, externe Messergebnisse in die Gesamtbeurteilung einzubeziehen, zum Beispiel Luftschadstoffe in der Nähe der überwachten Gewässer oder Prozessparameter aus einer stromaufwärts gelegenen chemischen oder pharmazeutischen Produktion und etwaige Schadstoffe in deren Abwasser.

Abb. 2

Abb. 2: Vollautomatisches Kalibrier- und Reinigungssystem für pH-Messungen: Die Online-pH-Messung in einer externen Messzelle ist Inline-Sonden in ihrer Genauigkeit überlegen. Diese wird durch regelmässige automatische Kalibrier- und Konditionierroutinen sichergestellt – eine Alternative zu Wechselarmaturen mit vollautomatischen Kalibrier- und Reinigungssystemen. Bild: Metrohm
 

Spiegelbild in der Industrie

Wie beim Gewässermonitoring halten vernetzte Systeme auch in der Industrie Einzug, wobei allerdings Experten zu dieser Einschätzung gelangen: Netzwerkfähige Systeme, die Remote-Support nach Kundenwunsch erlauben, sind im Kommen, doch in der Produktion erweist sich das klassische Labor aktuell immer noch als Dreh- und Angelpunkt.

«Die moderne Analytik macht vieles möglich, aber uns fehlen in der Schweiz noch die Kapazitäten und das Know-how zur Verarbeitung der grossen Datenmengen; sie würden bei konsequenter Inline- beziehungsweise Online-Messung mit nachgeschalteter elektronischer Auswertung und Steuerung von Regelkreisläufen anfallen. Dabei könnte nach Einschätzung unserer Mitglied­firmen-Experten zum Beispiel die Effektivität von Kläranlagen dadurch verbessert werden», meint Linda Kren, die Verantwortliche für Umweltschutz und Responsible Care bei Scienceindustries, dem Schweizer Wirtschaftsverband Chemie Pharma Life Sciences. «Die Schweiz lebt grösstenteils noch in der analogen Welt. Es gibt zwar zum Teil Onlinemessungen, aber im Wesentlichen werden Berichte mit analytischen Daten an unterschiedlichen Stellen von Kläranlagen oder Produktionsstätten konventionell abgefasst und an die zuständigen Behörden verschickt.» Scienceindustries unterstützt als Träger der Initiative des Responsible-Care-Programms den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und verweist unter anderem auf industrielle Kühlkreisläufe. Energieeffizienzgewinne in diesem Bereich sind Herausforderung und Chance zugleich, möglicherweise eine noch bedeutendere Stellschraube in puncto Umweltverträglichkeit als die Problematik von Stoffeinträgen.

Insgesamt besteht ein hohes Potenzial, die Chancen digitaler Technologien stärker auszuschöpfen. Dies vollzieht sich in einem extrem innovativen Gesamtumfeld mit vielen Impulsen im Detail aus der industriellen Forschung ebenso wie aus der Wissenschaft. Ein aktuelles Beispiel betrifft Arzneimittelrückstände im Wasser, insbesondere Hormone, ein Zukunftsproblem, das heute schon spürbar wird.

Abb. 3

Abb. 3: Überdüngung mit Phosphat? Ist hinreichend ortho-Phosphat vorhanden für das Überleben der Bakterien im Biologiebecken der Abwasserbehandlungsanlage? Beide Parameter können zugleich analysiert werden – in Gewässern, im Abwasser, innerhalb von industriellen Prozessen. Dazu wird die photometrische Methode nach DIN 38405-D11 zusammen mit einem kompakten Küvettenphotometer mit Aufschlusseinheit (Photometer-Aufschluss-Modul) eingesetzt. Bild: Metrohm
 

Energieeffiziente Entfernung von Hormonen aus Wasser

Wirkungen im menschlichen Organismus können Hormone selbst in Mikromengen im Bereich der Nachweisgrenze oder gar darunter entfalten. Ihre Entfernung aus dem Wasser kann grundsätzlich mit Hilfe der Umkehrosmose erfolgen, aber diese braucht einen hohen Energie-Input.

Gut, dass es jetzt ein deutlich weniger energiefressendes Verfahren gibt, noch dazu mit besonders grosser Effizienz.3 Die gewinnt man durch die Verbindung von Ultrafiltration und Adsorption: Das zu reinigende Wasser wird mit hohem Druck durch eine Membran gezwängt und passiert anschliessend eine direkt darauf sitzende Schicht aus spezieller Aktivkohle. Auf diese Weise entzieht man dem Wasser zunächst Mikroorganismen und grössere Verunreinigungen und dann die Hormone – dank ihrer hohen Affinität zur eingesetzten Aktivkohle. Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe von Verfahren in verschiedenen Reifegraden, die eine genaue Analyse oder eine gründliche Reinigung von Wasser mit Energieeinsparung und weiteren positiven Auswirkungen auf unsere Umwelt verknüpfen.

 

Literatur:

1. ENMOhydro – dynamische, kontinuierliche und automatisierte Steuerung von Gewässergütemessnetzen; http://www.chemie.de/software/113057/enmohydro-gewaesserueberwachung-gewaesserguetemessnetz.html?WT.mc_id=ca0259 (Zugriff am 13. Juni 2018)

2. Julia Löffler, «Gewässerüberwachung per App: Elbe-Wasser wird mit Geraer-Technik überprüft», Ostthüringer Zeitung (2. November 2018); https://gera.otz.de/web/gera/startseite/detail/-/specific/Gewaesserueberwachung-per-App-Elbe-Wasser-wird-mit-Geraer-Technik-ueberprueft-972880302 (Zugriff am 23. Februar 2019)

3. Matteo Tagliavini, Andrea I. Schäfer, «Removal of steroid micropollutants by polymer-based spherical activated carbon (PBSAC) assisted membrane filtration», Journal of Hazardous Materials (2018); 353(5):514-521 (wie zitiert in http://www.chemie.de/news/1154993/wasseraufbereitung-neues-verfahren-eliminiert-hormonelle-mikroschadstoffe.html?WT.mc_id=ca0259 [Zugriff am 16. Mai 2018])

 

 

ILMAC Basel 2019

Dauer: Dienstag, 24. bis Freitag, 27. September 2019

Öffnungszeiten: 9.00 bis 17.00 Uhr

Ort: Messe Basel, Halle 1

Veranstalter: MCH Messe Schweiz (Basel) AG

 

E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

 

www.ilmac.ch