Wissenschaftler untersuchen die im Ozean gelösten Biomoleküle und lesen in ihnen wie in einem Geschichtsbuch des Meeres

Wasser vergisst nicht, sagt Prof. Boris Koch, Chemiker am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft. Egal, was im Meer passiert: Ob die Sonne scheint, Algen blühen oder eine Schule Delfine durch ein Seegebiet schwimmt – alles und jeder hinterlässt biomolekulare Spuren. Einige von ihnen können Boris Koch und Kollegen jetzt mithilfe einer Kombination neuer Techniken ausfindig machen und zurückverfolgen. Wie diese Analysen funktionieren und welche Vorgänge im Meer die Forscher bisher aufdecken konnten, berichten die Wissenschaftler in einem Sonderband der Open-Access-Fachzeitschrift Biogeosciences.

Tümpel, Torflöcher und Straßengräben voll abgestandenem Regenwasser haben den Chemiker Boris Koch früher nie interessiert. „Ich dachte damals: Ein jeder kennt diese braune Brühe; was soll an ihr schon interessant sein. Heute arbeiten wir mit genau jenen Substanzen, die das Wasser im Straßengraben so braun färben – genauer gesagt mit gelöstem organischen Material, das nicht nur in Tümpeln, sondern natürlich auch in den Weltmeeren vorkommt“, sagt Boris Koch, der das Forschungsprojekt initiiert hat und Mitherausgeber des Sonderbandes ist.

In den Ozeanen ist die Konzentration dieser sogenannten Biomoleküle pro Liter Wasser zwar geringer als im Straßengraben. Würde man jedoch alles Meerwasser dieser Welt durch ein biomolekül-durchlässiges Sieb kippen und alle darin enthaltenen Bestandteile in Kohlenstoff-Einheiten umrechnen, sähe das Verhältnis anders aus: Im Sieb lägen schätzungsweise 25 Milliarden Tonnen gebundener Kohlenstoff. Er stammt hauptsächlich aus den Überresten von abgestorbenen Meeresorganismen aber auch aus der Biomasse lebender Wale, Fische, Algen, Bakterien, Seegras und anderen Meeresbewohnern. Unterhalb des Siebes würden sich dagegen etwa 662 Milliarden Tonnen gelöster organischer Kohlenstoff türmen, bestehend aus Zehntausenden verschiedenen Substanzen.

Diese vielen Substanzen haben Boris Kochs Neugierde geweckt: „Unsere Arbeit mit gelöstem organischen Material bringt zwei grundlegende Schwierigkeiten mit sich: Zum einen wissen wir bis heute nicht, wie viel organisches Material in das Meer gelangt oder dort produziert wird und warum nicht alles biologisch abgebaut wird. Zum anderen sind die einzelnen gelösten Biomoleküle so gering konzentriert, dass wir unsere Wasserproben stets anreichern müssen, um das darin enthaltene gelöste organische Material in einem ultrahochauflösenden Massenspektrometer am Helmholtz Zentrum München untersuchen zu können“, sagt Koch, der eine Kooperationsprofessur zwischen dem Alfred-Wegener-Institut und der Hochschule Bremerhaven innehat und Meereschemie lehrt.

Mit Hilfe dieses Massenspektrometers am Helmholtz Zentrum München, dem Deutschen Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, ist es dem Wissenschaftler-Team um Boris Koch erstmals gelungen, im Zuge einer einzigen Messung Tausende Einzelkomponenten des gelösten organischen Materials, kurz DOM, (engl. dissolved organic matter) auf einmal zu identifizieren. „Das Gerät nennt uns die chemische Summenformel eines jeden Moleküls und gibt an, wie viel Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff oder Stickstoff es enthält. Diese Angaben benötigen wir, um herauszufinden, woher das einzelne Molekül stammen könnte“, erklärt Boris Koch.

Am Ende der Analyse im Massenspektrometer ergibt sich so ein chemischer Fingerabdruck, der im Zuge statistischer Berechnungen konkrete Rückschlüsse auf jenes Wasser zulässt, in dem das gelöste organische Material einst geschwommen ist. „Wir stehen erst am Anfang unserer Untersuchungen. Es scheint jedoch, als hätten wir mit dieser neuen Methode eine Möglichkeit gefunden, den chemischen Gedächtnisspeicher des Wassers zu nutzen“, sagt Boris Koch. So können die Wissenschaftler zum Beispiel sagen, wie alt das gelöste Material ist, ob es bei seinem Weg durch die Weltmeere starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt war oder welche Bakterien und Planktonarten vermutlich einst im selben Wasserkörper geschwommen sind.

„Wir können sogar verfolgen, welcher Anteil des DOM seine Spuren in der Atmosphäre hinterlässt. Gischt und Wellen können DOM nämlich in die Luft transportieren, wo es einen wesentlichen Einfluss auf das Klima hat“, ergänzt Dr. Philippe Schmitt-Kopplin vom Institut für Ökologische Chemie am Helmholtz Zentrum München. Denn die wichtigsten Fragen zum DOM kommen aus der Klimaforschung. Boris Koch: „Das gelöste organische Material im Ozean ist eines der größten aktiven Kohlenstoffreservoirs der Erde. Doch bisher wird seine Speicherkapazität in der Klimaforschung nur wenig berücksichtigt, dabei bindet es Kohlendioxid über Zeiträume von 3000 Jahren und mehr – so alt war unser Probenmaterial im Durchschnitt.“

Für den Wissenschaftler vom Alfred-Wegener-Institut geht es nun darum, diese Wissenslücken zu schließen und mehr über die Rolle des DOM im globalen Kohlenstoffkreislauf herauszufinden. Anwendung dürfte das chemische Analyseverfahren zudem in anderen Teildisziplinen der Meeresforschung finden: „Ozeanografen könnten den chemischen Fingerabdruck des DOM immer dann zu Rate ziehen, wenn sich Wassermassen anhand von Temperatur- und Salzgehaltwerten allein nicht unterscheiden lassen. Zudem wollen wir auf einer der nächsten Expeditionen des Forschungsschiffes Polarstern gemeinsam mit Biologen untersuchen, ob das DOM der Wassermassen entlang der Wanderrouten Südlicher Seeelefanten bestimmte chemische Gemeinsamkeiten aufweist. Vielleicht finden wir ja einen Beweis dafür, dass sich diese Meeressäuger mithilfe des ‚Wasserduftes‘ orientieren“, sagt Chemiker Boris Koch.

Er persönlich sieht heute in Anbetracht der neuen Erkenntnisse auch jeden Wassergraben mit anderen Augen. Koch: „Jetzt wissen wir, dass echte chemische Informationen in jedem Wassertropfen stecken und dank der neuen Technik können wir diese jetzt auch greifbar machen.“

Hintergrundwissen: Was ist DOM?

Gelöstes organisches Material (engl. dissolved organic matter, DOM) im Ozean ist eines der größten aktiven, organischen Kohlenstoffreservoirs der Erde. Die globale Menge des im DOM gespeicherten Kohlenstoffs (662 Milliarden Tonnen) ist vergleichbar mit der Gesamtmenge an Kohlenstoff im atmosphärischen Kohlendioxid (aktuell 835 Milliarden Tonnen) und in Landpflanzen (610 Milliarden Tonnen). Sie übertrifft zudem die Menge des Kohlenstoffes, der in lebenden marinen Tieren, Pflanzen und Bakterien gespeichert ist (rund 3 Milliarden Tonnen) um das 200-fache.

Das organische Material wird durch Primärproduzenten wie Pflanzen und Plankton bei der Photosynthese aus atmosphärischem Kohlendioxid aufgebaut. Dies geschieht sowohl an Land (Pflanzen) als auch im Meer (Algen). Das gebildete DOM wird entweder über die Flüsse in die Ozeane transportiert oder es wird direkt im Meerwasser oder im Meereis zum Beispiel durch Algen freigesetzt und durch mikrobiellen Abbau verändert. In den flachen Küstengewässern und im offenen Ozean nehmen Bakterien einen Teil des DOM als wichtigste organische Energiequelle auf. Sie zersetzen das Material und zerlegen es in seine Grundbaustoffe. Das dabei entstehende Kohlendioxid löst sich im Wasser und kann somit auch wieder in die Atmosphäre entweichen.

Der andere Teil des frisch eingetragenen DOM wird erst einmal nicht von Bakterien abgebaut, sondern chemisch verändert und widersteht den Abbauprozessen über einen Zeitraum von bis zu 5000 Jahren – ein Vorgang, der aus chemischer Sicht sehr ungewöhnlich ist. Denn im Grunde sollte die sauerstoffreiche Wassersäule einen raschen mikrobiellen Abbau des organischen Materials begünstigen. Die zwei großen Fragen lauten nun: Warum werden die Abbauprozesse unterbrochen und warum bleibt ein erheblicher Teil des atmosphärischen Kohlenstoffs im DOM der Ozeane gespeichert und zirkuliert für lange Zeit durch die Weltmeere? Marines DOM wirkt nämlich auf diese Weise als Puffer im organischen Kohlenstoffkreislauf.

Trotz dieser offensichtlich großen Bedeutung des DOM war dessen Einordnung in den globalen Kohlenstoffkreislauf bislang kaum möglich. Die komplexe Zusammensetzung des DOM stellte eine enorme analytische Herausforderung dar. Infolgedessen gab es nur unzureichende Informationen über die exakten Quellen des DOM, die Bildungs- und Abbauprozesse sowie seine Bindungsmechanismen mit Mineralien und Schwermetallen.

Der Biogeoscience-Sonderband mit dem Titel Molecular biogeochemical provinces in the eastern Atlantic Ocean ist unter http://www.biogeosciences.net/special_issue95.html online abrufbar.

An den Studien waren neben Forschenden vom Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung und dem Helmholtz Zentrum München, Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, auch Wissenschaftler vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht, Zentrum für Materialforschung und Küstenforschung sowie von der Virginia Commonwealth University in Richmond, US-Bundesstaat Virginia, maßgeblich beteiligt.

Druckbare Bilder und Grafiken finden Sie in der Online-Version dieser Pressemitteilung unter http://www.awi.de/de/aktuelles_und_presse/pressemitteilungen/.

Ihr Ansprechpartner am Alfred-Wegener-Institut ist Prof. Dr. Boris Koch
(Tel.: 0471-4831-1346;
E-Mail: Boris.Koch@awi.de).
Dr. Phillippe Schmitt-Kopplin vom Helmholtz Zentrum München steht unter Tel: 089-3187-3246 oder per Email: schmitt-kopplin@helmholtz-muenchen.de für Rückfragen zur Verfügung.
Ihre Ansprechpartnerin in der Abteilung Kommunikation und Medien des Alfred-Wegener-Institutes ist Dr. Folke Mehrtens (Tel.: 0471 4831-2007; E-Mail: Folke.Mehrtens@awi.de).

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren und hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der 18 Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

NRW-Klärwerke testen Pilotanlagen zur Reinigung

In unseren Flüssen gibt es einen regelrechten Chemiecocktail: Östrogene, Schmerzmittel, Antibiotika, aber auch Pestizide, Bleichmittel und Kosmetika. Zwar sind die Konzentrationen sehr gering, dennoch bleiben die Spurenstoffe in unseren Gewässern offenbar biologisch aktiv. Viele Länder wollen etwas dagegen unternehmen, auch NRW.

Der Leonardo-Beitrag zum Nachhören unter:
http://www.wdr5.de/sendungen/leonardo/2012/september/chemiecocktail-fuer-fische.html

Neuerungen durch die Umsetzung des Abfallübereinkommens – CDNI

Zusammenfassung
Das Abfallübereinkommen enthält Anforderungen an die Beseitigung von häuslichem Schiffsabwasser von der Binnenschifffahrt. Diese Anforderungen beziehen sich auf die Sammlung oder Behandlung des anfallenden Abwassers an Bord bestimmter Binnenschiffe. Die Umsetzung des Abfallübereinkommens setzt voraus, dass an Land für die Annahme und Behandlung der Abwässer Einrichtungen geschaffen und betrieben werden. Bis zum 31.12.2011 waren Annahmestellen für häusliches Schiffsabwasser zu errichten. Diese sollen zumeist an öffentliche Abwasseranlagen angeschlossen werden.

Den ganzen Artikel lesen Sie In der Korrespondenz Abwasser Heft 9 -2012 ab Seite 836

Autor
Dr. Paul-Martin Schulz
Rechtsanwalt und Fachanwalt für Verwaltungsrecht
Emil-Nolde-Straße 9,
50999 Köln

In dem Kriminalroman „Innere Werte“ von Kerstin Hamann
wird das Hauptklärwerk Wiesbaden zum Tatort .

„Raffinierter Krimi erzeugt Gänsehaut pur“ titelt die Rhein-Zeitung Koblenz
Hier finden Sie eine „kriminelle Leseprobe“
(siehe Link: http://www.kerstinhamann.de/page_romane.html).
(ISBN 978-3-86680-977-2, erschienen im Sutton-Verlag, 2012).

Die Autorin bietet eine Lesung auf der Kläranlage bei einem Tag der offenen Tür an.
Kontaktdaten:
Kerstin Hamann
55595 Roxheim
Tel.: 0671-32799
E-Mail: info@kerstinhamann.de

Forschung zu erneuerbaren Energien und Energieholzanbau verknüpft mit der Nutzung von geklärten Abwässern setzen derzeit Wissenschaftler des Projekts ELaN in Zusammenarbeit mit den Berliner Stadtgütern GmbH um:

Auf den ehemaligen Rieselfeldern Wansdorf im Nordosten von Berlin, nahe Henningsdorf, wurden im April diesen Jahres fünf Hektar Kurzumtriebsplantagen angelegt. Seit Anfang Mai werden dort verschiedene Teilabschnitte der an sich sehr trockenen Versuchsfläche unterschiedlich stark, aber bedarfsgerecht mit gereinigtem Abwasser des nahegelegenen Klärwerks Wansdorf beregnet.
Das Pilotprojekt wurde am 23. August feierlich gestartet.

Auf der Versuchsfläche in Wansdorf wird einerseits untersucht, ob sich die ehemaligen Rieselfelder als belastete Standorte für den Anbau von Kurzumtriebsplantagen eignen und welche Wassermenge die Pflanzen für ein optimales Wachstum benötigen. Dazu wird in regelmäßigen Abständen das Wachstum in den verschiedenen Bewässerungsstufen gemessen. Nach mehreren Jahren wird das Holz auf Inhaltstoffe untersucht, um festzustellen, ob die Pflanzen durch Schadstoffbindung zur Bodensanierung des Standorts beitragen können.

Andererseits wird durch Grund- und Sickerwasseruntersuchungen geprüft, ob die Bewässerung mit Klarwasser aus dem Vorfluter des Klärwerks Wansdorf keine negativen Auswirkungen auf den Grundwasserleiter unterhalb der Pflanzung hat. Sensible Bewässerungssteuerung und Feuchtefühler im Boden sollen sicherstellen, dass nicht mehr Wasser auf der Fläche ausgebracht wird, als die Weiden, Pappeln, Erlen und Robinien aufnehmen können.

Eigentümer wie Betreiber der Kurzumtriebsplantagen und der neu installierten Bewässerungsanlage auf den ehemaligen Rieselfeldern Wansdorf ist die Berliner Stadtgüter GmbH in Kooperation mit der Co:bios Energie GmbH und der Klärwerk Wansdorf GmbH. Die wissenschaftliche Betreuung findet in Zusammenarbeit mit der Hochschule für Nachhaltige Entwicklung (FH) Eberswalde (HNE) im Rahmen des Projekts ELaN statt, das vom Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. koordiniert wird.

Kurzumtriebsplantagen – kurz KUP – sind Pflanzungen schnellwachsender Baumarten wie Pappel und Weide, aber auch Erle und Robinie, die in wenigen Jahren mehrere Meter hoch wachsen können. Das in Wansdorf produzierte Holz soll nach voraussichtlich drei Jahren geerntet und zu Hackschnitzeln verarbeitet werden. Anschließend nutzt es das Biomasseheizkraftwerk Henningsdorf zur Energieproduktion durch Verbrennung. Nach der Ernte treiben die Pflanzen wieder aus und können in der Folge wiederholt genutzt werden.

Das Verbundprojekt ELaN beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Landmanagementkonzepte für das Berliner Umland und Brandenburg durch eine nachhaltige Wasser- und Stoffnutzung.

Weltweit haben 2,6 Milliarden Menschen keinen Zugang zu einer anständigen Toilette. Ein Team aus Schweizer Wasserforschenden und Designern aus Österreich hat im Wettbewerb «Re-Invent the Toilet» einen Anerkennungspreis gewonnen. Ausgeschrieben hat den Preis die Bill and Melinda Gates Foundation. Für weniger als fünf Rappen pro Tag und Person soll das neue Toilettenmodell eine menschenwürdige, hygienische, umweltfreundliche und auch wirtschaftlich interessante Sanitärversorgung sicherstellen.

22 Universitäten und Forschungsanstalten hat die «Bill and Melinda Gates Foundation» 2011 für die «Re-Invent the Toilet Challenge» (RTTC) angeschrieben. Ziel des Wettbewerbs: Erfindet die Toilette der Zukunft! Die Bedingungen: Das neue Klo soll ohne Kanalisation und Fremdenergie auskommen, in Stoffkreisläufe eingebaut sein und darf nicht mehr als fünf Cents pro Tag und Person kosten. Ende 2011 waren noch acht Teams im Rennen, darunter so renommierte Institute wie das Massachusetts Institute of Technology in Boston oder das California Institute of Technology. Gestern konnten sie alle ihre Projekte in Seattle (USA) vorstellen. Das Team des Schweizer Wasserforschungsinstituts Eawag und des Designbüros EOOS aus Wien hat es unter die besten geschafft: Die «diversion»-Toilette wurde von der Stiftung für ihr herausragendes Design mit einem speziellen Anerkennungspreis und 40‘000 US Dollar ausgezeichnet.

Toilette ist auch kleines Wasserwerk
Die Projektleitung lag in den Händen der Verfahrensingenieurin Tove Larsen. Seit Jahren befasst sie sich an der Eawag mit der Separierung von Urin und Fäkalien. «Es lag auf der Hand, die Trenntechnologie auch für das Wettbewerbsmodell einzusetzen», sagt Larsen, «nur sie erlaubt die effiziente Rückgewinnung der wertvollen Rohstoffe aus Urin und Fäkalien und eine einfache Wiedergewinnung von Wasser.». Eine in allen Kulturkreisen und von allen Benutzerinnen und Benutzern akzeptierte Trenntoilette gibt es aber noch nicht. Also musste sie entwickelt und designt werden. Herausgekommen ist ein modernes Steh-Klo. Das Besondere daran ist nicht nur die separate Ableitung des Urins und ein raffinierter Geruchsverschluss. Vielmehr steht im Modell «diversion» des Eawag-EOOS-Teams auch ein wenig Wasser zur Verfügung, ungefähr ein bis anderthalb Liter pro Toilettenbenutzung. «Das ist absolut entscheidend für die Reinigung des Klos, das Händewaschen und die von Muslimen und Hindus praktizierte Analhygiene mit Wasser», sagt Larsen. Einen Wasseranschluss braucht die neue Trenntoilette trotzdem nicht. Jedes Mal, wenn eine Benutzerin oder ein Benutzer mit dem Fusspedal Wasser in das kleine Wasserreservoir pumpt, wird hinter der Toilette nämlich auch verbrauchtes Wasser hochgepumpt. Dieses wird dann über einen Membranfilter gereinigt. Eine einfache, solarbetriebene Elektrode sorgt ausserdem via Elektrolyse dafür, dass dieses Brauchwasser garantiert frei ist von Krankheitskeimen.

Ein Geschäftsmodell für das Geschäft
Für Tove Larsen ist nicht nur die neue Technologie in der Toilette entscheidend. «Wichtig ist, dass unsere Toilette eingebaut ist in ein ganzes Sanitärsystem, das von Einheimischen betrieben werden kann – kostendeckend oder sogar mit einem Gewinn.» Das Eawag-EOOS-Team hat daher viel investiert in die Untersuchung und Entwicklung einer Transportlogistik, welche an die Verhältnisse in den boomenden Hüttensiedlungen der Entwicklungsländer angepasst ist. Ein modulares System von selbst schliessenden Fäkaliencontainern und Urinfässern mit Fahrzeug macht die Sammeltour effizient und hygienisch ebenso sicher wie die Toilette selbst. Schliesslich habe sich die Forschenden auch bereits zurecht gelegt, wie in semi-zentralen Behandlungsanlagen Urin und Fäkalien kontrolliert zu verkäuflichen Produkten verarbeitet werden können, also zum Beispiel in Dünger und Biogas. So ist ein ganzes Businessmodell entstanden für die «diversion»-Toilette, eine Art Contracting: Ein einheimischer Unternehmer vermietet die Toiletten den Benutzerinnen und Benutzern, managt die Sammeltouren, betreibt die Behandlungs- und Aufbereitungsanlage und verkauft deren Produkte.

Herausforderung steht noch bevor
Das Preisgeld von 40‘000 USD der «Bill and Melinda Gates Foundation» ist Lohn und Lob für das Forscherteam. Ausruhen auf den Lorbeeren können sich die Ingenieurinnen, Techniker, Sozialwissenschaftler und Designer aber nicht. Bis jetzt haben sie nachgewiesen, dass ihr System funktionieren könnte. Nun müssen echte Prototypen der Toilette gebaut und getestet werden. Das ist bis Ende 2013 geplant. Eine gesicherte Finanzierung fehlt allerdings noch, drei namhafte Zuschüsse der Gates-Foundation gingen an andere Projekte. Bis die «diversion»-Toilette, die Sammelfahrzeuge und die Verarbeitungsanlagen also weltweit in grossen Stückzahlen im Einsatz stehen, werden wohl noch einige Jahre vergehen. Für Larsen steht aber heute schon fest: «Ob sich unser System wirklich durchsetzen kann, hängt davon ab, wie gut unser Geschäftsmodell ist. Keine Lösung, die permanent auf Subventionen angewiesen ist, wird langfristig funktionieren.»

http://www.eawag.ch/medien/bulletin/20120815/index

In Niederbayern hat sich eine Biberfamilie in das Becken einer Kläranlage verirrt. Die Nager durchbissen die Kabel mehrerer Hochleistungspumpen.

Ein Biber knabbert an einer Rinde: In Niederbayern hat eine Biberfamilie die Pumpen einer Kläranlage lahmgelegt.

Schönberg. Eine Biberfamilie hat die Kläranlage im niederbayerischen Schönberg (Landkreis Freyung-Grafenau) lahmgelegt. Die Nager hätten am Sonntag die Stromkabel von zwei der drei Hochleistungspumpen durchgebissen und damit die Anlage nahezu funktionsunfähig gemacht, …mehr:

http://www.mittelbayerische.de/nachrichten/oberpfalz-bayern/artikel/biberfamilie-legt-klaeranlage-lahm/819554/biberfamilie-legt-klaeranlage-lahm.html

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. 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…

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/august/abwasser-als-pflanzenduenger.html