Periodische Schwankungen im Sauerstoffgehalt des Bodenwassers können den Kohlenstoffspeicher im Meeresboden und seine Bewohner auf Jahrzehnte verändern. Das zeigt eine Untersuchung im Schwarzen Meer, die heute in der Fachzeitschrift Science Advances erscheint. Die Ergebnisse sind besonders bedeutsam, da Sauerstoff in immer grösseren Bereichen der Meere Mangelware ist.

Der Meeresboden spielt eine Schlüsselrolle in den weltweiten Stoffkreisläufen. Die Organismen, die dort leben, verzehren und verarbeiten herabsinkendes organisches Material. Ein kleiner Teil des eintreffenden Materials wird üblicherweise im Boden vergraben. Der Grossteil wird von den Bodenbewohnern remineralisiert, d.h. in seine Bestandteile zerlegt, und steht danach …mehr:

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Zum heutigen Welttag des Wassers legt die UNESCO den jüngsten Weltwasserbericht vor. Aus diesem Anlass findet am Abend im Universitätsforum in Bonn eine Podiumsdiskussion zum Thema „Abwasser – die ungenutzte Ressource“ statt. Moderiert wird die Veranstaltung von Dr. Marianela Fader vom Internationalen Zentrum für Wasserressourcen und globalen Wandel an der Bundesanstalt für Gewässerkunde.

Im Jahr 2003 veröffentlichte die UN den ersten Weltwasserbericht, seit 2014 erscheint dieser jährlich. Das Thema des nun vorliegenden achten Berichts lautet „Abwasser, die ungenutzte Ressource“, die deutsche Übersetzung der Zusammenfassung des Berichts stammt von der Deutschen UNESCO-Kommission.

Hierzu stellt die Deutsche UNESCO-Kommission fest: „Abwasser gewinnt angesichts der immer weiter steigenden Wassernachfrage zunehmend an Bedeutung als eine verlässliche alternative Quelle der Wasserversorgung. Statt „Behandlung und Entsorgung“ geht es heute um Abwasserbewirtschaftung mit Fokus auf „Wiederverwendung, Wiederaufbereitung und Rückgewinnung“. Dieser Paradigmenwechsel sieht Abwasser nicht länger als ein zu lösendes Einzelproblem, sondern als Teil von Gesamtlösungen für die heutigen gesellschaftlichen Herausforderungen“.

Am Abend des heutigen Weltwassertages veranstalten die Deutsche UNESCO-Kommission gemeinsam mit dem Universitätsforum, der Stadt Bonn und dem Internationalen Zentrum für Wasserressourcen und globalen Wandel eine Podiumsdiskussion zum Thema „Abwasser – die ungenutzte Ressource“. Die Veranstaltung beginnt um 18 Uhr im Universitätsforum, Heussallee 18-24. Hier wird auch der neue Weltwasserbericht vorgestellt.

Weitere Informationen zur Veranstaltung und Anmeldung unter:
https://www.unesco.de/wissenschaft/2017/vorstellung-weltwasserbericht-2017.html

http://www.waterandchange.org/#events

Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) ist mit dem Thema Abwasser nicht nur über das Internationale Zentrum für Wasserressourcen und globalen Wandel verbunden. In unterschiedlichen Forschungsprojekten, teils EU-gefördert, teils im Forschungsverbund mit israelischen Partnern, befasst sich die BfG mit unterschiedlichen Fragestellungen. Eine davon ist, ob gereinigtes Abwasser als zusätzliche Ressource zur Trinkwassergewinnung geeignet ist, ohne dass die neuartigen Schadstoffe und Krankheitserreger die Wasserqualität negativ beeinflussen. Das wäre insbesondere in Gebieten mit Wasserknappheit von Interesse. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf natürlichen Reinigungsverfahren wie Bodenpassagen in Kombination mit den weitergehenden Verfahren wie Ozonung und Aktivkohle. In dem ERC-Projekt ATHENE wurde zusätzlich untersucht, inwieweit sich die biologische Reinigung des Abwassers verbessern lässt, um neuartige Schadstoffe soweit zu entfernen, dass weitergehende Reinigungsverfahren sehr viel effizienter eingesetzt werden können. Auf der Pilotanlage an der Kläranlage Koblenz konnte gezeigt werden, dass mit einem Wirbelbettverfahren, in denen Aufwuchskörper in der biologischen Stufe verwendet werden, sich einige relevante Stoffe wie das Schmerzmittel Diclofenac rein mikrobiologisch entfernen lassen. Eine Überschreitung des für die Umweltqualitätsnorm (UQN) vorgeschlagenen Grenzwertes von 0,10 µg/L für Diclofenac (Kandidatenstoff der Wasserrahmenrichtlinie) kann dadurch beispielweise vermieden werden.

Weitere fachliche Informationen: Prof. Dr. Thomas Ternes, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, Fon: 0261/1306 5560, Mail: ternes@bafg.de

Pressekontakt: Dr. Sebastian Kofalk, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1, 56068 Koblenz, Fon: 0261/1306 5330, Mail: kofalk@bafg.de

Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) ist eine Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI). Sie ist das wissenschaftliche Institut des Bundes für wasserbezogene Forschung, Begutachtung und Beratung insbesondere in den Bereichen Hydrologie, Gewässernutzung, Gewässerbeschaffenheit, Ökologie und Gewässerschutz. Die Arbeit der BfG erstreckt sich in erster Linie auf die schiffbaren Flüsse, Kanäle und Küstengewässer (Bundeswasserstraßen), die durch die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) verwaltet werden. Als Ressortforschungseinrichtung ist die BfG Teil der deutschen Wissenschaftslandschaft.

Fünf Jahre lang haben sich 23 Schweizer Forschungsgruppen mit dem Verhalten synthetischer Nanomaterialien befasst. Heute findet in Bern eine Medienkonferenz statt zur Präsentation der Ergebnisse. Dass sich viele Stoffe anders als üblich verhalten, wenn sie als winzige Partikel vorliegen, war bekannt – im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 64 wollte man erforschen, in welchem Ausmass die Winzlinge für Mensch und Umwelt ein Risiko sind.

Beteiligung der Eawag
Drei Eawag-Projekte beschäftigten sich mit Silbernanopartikeln, die wegen ihrer keimtötenden Wirkung vielfältig eingesetzt werden. Ralf Kägis Forschung weist darauf hin, dass Silbernanoteilchen im Abwasser eher unproblematisch sind, da sie sich in der Kanalisation mit anderen Partikeln verbinden und in deutlich weniger toxisches Silbersulfid umgewandelt werden. Zudem filtern Kläranlagen Nanopartikel effizient heraus und der partikelbelastete Klärschlamm wird in der Schweiz verbrannt. Renata Behras Forschungsprojekt zeigte hingegen, dass Silbernanopartikel die Biodiversität aquatischer Mikroorganismen wie Bakterien, Algen, Pilze und die Reproduktion winziger Schnecken empfindlich stören und so verschiedene Ökosystemprozesse beeinträchtigen können. Die Gruppe von Kristin Schirmer fand heraus, dass Algen eine Schutzhülle besitzen, welche Nanopartikel gar nicht erst ins Innere der Zellen vorstossen lässt. Die viel durchlässigeren Membranen von Fischzellen hingegen nehmen sie aktiv auf, was zum Tod der Zellen führt.
Im vierten Eawag-Projekt befasste sich Hans Peter Kohler mit der letzten Lebensphase der Nanopartikel. Er untersuchte, wie rasch Enzyme kohlenstoffhaltige Nanomaterialien abbauen können. Während frühere Studien davon ausgingen, dass dieser Zersetzungsprozess sehr schnell abläuft, fand er Halbwertszeiten von 80 Jahren – und mehr.

Chancen nutzen – Risiken analysieren
Generell zeigen die Resultate des NFP 64, dass die Chancen von Nanomaterialien wohl überwiegen. Die Risikoanalyse, die nach wie vor für jedes neue Nanomaterial und jede neue Anwendung nötig ist, kann dank der Forschungsergebnisse nun kompetenter durchgeführt werden. So eröffnet das NFP 64 auch den Weg für vielversprechende Innovationen. Wissenslücken wurden vor allem im Bereich der Langzeitstudien identifiziert.

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Dass chemische Verunreinigungen die Ökologie beeinflussen, ist unbestritten. Darüber, wie dies geschieht, ist aber immer noch wenig bekannt. Jetzt zeigt eine Studie der Eawag, dass Arznei- und Körperpflegemittel in einem See mit steigenden Konzentrationen die Vielfalt der Algen einschränken und schliesslich eine monotonere Lebensgemeinschaft entsteht, die möglicherweise nicht mehr flexibel auf Umweltveränderungen reagieren kann.

Bereits verhältnismässig geringe Konzentrationen von Arznei- und Körperpflegemitteln können sich auf die Vielfalt unter den Gewässerorganismen auswirken. Das weist eine Studie der Eawag nach, die soeben in der Zeitschrift PLOSone publiziert wurde. Die Gewässerökologen haben dazu in kleinen halbdurchlässigen Beuteln im Greifensee die Vielfalt der schwebenden, Fotosynthese betreibenden Organismen (Phyto-Plankton) untersucht. Sie haben nicht nach einzelnen Arten unterschieden, sondern nach Merkmalen wie Grösse, Koloniebildung, Fluoreszenz oder Pigmentreichtum – in der Summe als phänotypische Vielfalt bezeichnet.

Realistische Szenarien der Belastung
Neben den Kontrollmessungen mit unverändertem Seewasser haben sie die Beutel eine Woche lang auch mit einem Gemisch von 12 Wirkstoffen aus Arznei- und Körperpflegeprodukten in drei verschiedenen Konzentrationen versehen. Projektleiter Francesco Pomati betont, dass es sich um realistische Szenarien handle. Solche Stoffgemische würden in der Umwelt vorkommen, sowohl was die Substanzen als auch deren Konzentrationen betreffe. Die höchste Konzentration, mit der getestet wurde, entspreche ungefähr derjenigen, wie sie unterhalb von Kläranlagen gemessen werden könne. Realistisch ist auch die Situation in den Beuteln; denn im Unterschied zu Laborversuchen waren diese Mikrokosmen den natürlich schwankenden Umweltfaktoren im See wie Licht, Temperatur, Strömung oder Nährstoffangebot ausgesetzt. Zusätzlich haben die Forschenden die Versuche auf 1, 3 und 6 Metern Tiefe durchgeführt. Mit der grösseren Tiefe haben sie Stressfaktoren – schwindendes Licht und tiefere Temperaturen – in ihre Versuche eingebaut. So konnten sie überprüfen, ob wirklich die Chemikalien oder nicht doch andere Grössen für die Beeinflussung des Planktons verantwortlich sind.

Fluktuationen werden nicht mehr mitgemacht
In einem an der Eawag weiter entwickelten Durchflusszytometer wurden am Ende der Testphase die Merkmale der Planktongemeinschaften und auch die Biomasse bestimmt. Die Resultate zeigen, dass sowohl die einzelnen Organismen als auch die ganze Gemeinschaft umso mehr Vielfalt verloren haben, je höher die Konzentration der Mikroverunreinigungen war. Die Individuen waren zum Beispiel kleiner und weniger farbenreich oder bildeten weniger Kolonien. Interessanterweise wiesen die monotoneren Gemeinschaften in den chemisch belasteten Beuteln insgesamt mehr Biomasse auf als die ursprüngliche Kontrollgemeinschaften. Für Gewässerökologe Pomati ist das kein Widerspruch. Seine Hypothese, die er nun mit neuen Projekten prüfen will: Weil die vielfältigen Gemeinschaften sehr agil und flexibel auf Umweltveränderungen reagieren, ist ihre Reproduktionsrate tiefer als bei den monotoneren Gemeinschaften, die sich kaum mehr verändern. Längerfristig sei aber genau diese Kapazität, sich an Fluktuationen anzupassen, überlebenswichtig, ist Pomati überzeugt.

Originalpublikation
Pomati F, Jokela J, Castiglioni S, Thomas MK, Nizzetto L (2017). Water-borne pharmaceuticals reduce phenotypic diversity and response capacity of natural phytoplankton communities. PLoS ONE 12(3): e0174207. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0174207
Erstellt von Andri Bryner

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Die Schweizer Gewässer enthalten riesige Mengen an Wärmeenergie, die zum Heizen oder Kühlen genutzt werden könnten. Basierend auf zahlreichen Studien haben Wissenschaftler der Eawag die ökologischen Auswirkungen einer solchen Nutzung abgeschätzt. Demnach beeinträchtigt im Allgemeinen eine geringe Abkühlung eines Gewässers durch einen Heizbetrieb im Winter die Ökosysteme nicht. Die Erwärmung infolge eines Kühlbetriebs im Sommer kann dagegen für temperatursensitive Arten wie die Forelle in einzelnen Gewässern problematisch sein. Denn diese Arten leiden mancherorts bereits heute unter den Folgen des Klimawandels. Eine zusätzliche Erwärmung könnte ihre Konkurrenzfähigkeit weiter vermindern. Berücksichtige man bei der Planung aber die ökologischen Vorgaben, so die Forscher, sei bei tiefen Seen und grossen Flüssen eine nachhaltige Wärmenutzung möglich und sinnvoll.

Zu diesem Thema bietet die Eawag am 8. November 2017 einen Praxisorientierten Eawag Kurs (PEAK) an:
PEAK V44/17 – Heizen und Kühlen mit Seen und Flüssen

Weitere Informationen
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Chemiker und Mineralogen der TU Bergakademie Freiberg sowie Umwelttechniker der TU Dresden forschen gemeinsam an einem wirtschaftlichen Verfahren, um Arzneimittelrückstände, Weichmacher und weitere für Mensch und Tier schädliche Substanzen aus dem Abwasser zu beseitigen. Das dreijährige Forschungsvorhaben (noch bis Oktober 2018) wird von der Sächsischen Aufbaubank mit 730.000 Euro gefördert.

Konkret geht es um endokrin wirkende Chemikalien – kurz EDC. Das sind Substanzen, die zu einer Beeinflussung des hormonellen Systems von Menschen und Tieren sowie zu Veränderungen in der Reproduktionsbiologie führen. EDC werden mit erhöhtem Krebsrisiko und nicht mehr rückgängig zu machenden Fehlentwicklungen, insbesondere während der embryonalen und kindlichen Entwicklung in Zusammenhang gebracht. In den letzten Jahrzehnten wurden solche Modifikationen immer häufiger vor allem an Fischen, Seemöven und Schnecken beobachtet.

Auch der Mensch kommt auf vielen Wegen mit EDC in Berührung: über Kunststoffe in Lebensmittelverpackungen und Wasserleitungen, über Agrarchemikalien als Rückstände in Lebensmitteln sowie über Medikamentenrückstände in Abwässern aus Haushalten und Krankenhäusern. Da die EDC in kommunalen Kläranlagen nur unzureichend aus dem Abwasser entfernt werden, gelangen sie auf Umwegen ins Grundwasser oder werden durch Klärschlamm in den Boden eingebracht (nach Novellierung des AbfKlärV bis 2025). Bekannte Verfahren zur Reduzierung von EDC in Klärwasser wie Adsorption an Aktivkohle, Membranverfahren, biologischer Abbau und chemische Oxidation sind sehr teuer.

„Wir forschen gemeinsam mit Dresdner Wissenschaftlern an einer kostengünstigen und gleichzeitig effektiven und umweltfreundlichen Alternative zur Eliminierung von EDC, also den endokrin wirkenden Chemikalien, die für Mensch und Tier gesundheitsschädlich sind und Krebs verursachen können. In unserem Verfahren verwenden wir den äußerst wirksamen, günstigen und natürlich vorkommenden Rohstoff Alginit. Dieser soll die EDC im Abwasser adsorbieren und kann durch Wiederaufbereitung mehrfach verwendet werden“, erklärt Prof. Dr. Martin Bertau von der TU Bergakademie Freiberg das neue Verfahren.

Aktuell wird das neue Reinigungsverfahren im Labor- und Demonstrationsmaßstab entwickelt und untersucht. Dabei bewerten die Wissenschaftler das Verfahren mit Hinblick auf eine großtechnische Umsetzung hinsichtlich der Effektivität der Reinigung, der verfahrenstechnischen Umsetzbarkeit, der Wiederaufbereitung und der jeweiligen Prozess- und Investitionskosten.

Steckbrief
Forschungsvorhaben: „Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur energieeffizienten Behandlung von kontaminierten Abwasserfraktionen“

Projektpartner:
TU Bergakademie Freiberg: Institut für Technische Chemie (Prof. Bertau), Institut für Mineralogie (Prof. Heide)

TU Dresden: Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, Professur für Energieverfahrenstechnik (Prof. Beckmann)

Projektlaufzeit: 01.11.2015-31.10.2018
Fördermittelgeber: Sächsische Aufbaubank
https://idw-online.de/de/news673660

Die meisten Lacke, sei es im Haushalt oder in der Industrie, nutzen heute Wasser als Grundlage und sind umweltfreundlicher als solche mit Lösemitteln. Wasserbasierte Lacke haben aber einen Nachteil: Mikroorganismen wie Bakterien können sich darin ausbreiten. Betroffen sind auch Lackieranlagen in der Automobilbranche und anderen Industriezweigen. Industrielle Wässer und Lacke künftig mit Elektroimpulsen nachhaltig entkeimen zu können, ist Ziel des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung(BMBF) geförderten Verbundprojekts DiWaL, das Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) koordinieren. Das neue Verfahren entwickeln sie gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie.

Ob knallbunt oder klassisch in Silbergrau oder Schwarz: Bevor die ansprechende Decklackschicht auf ein Auto kommt, wird die Karosserie gereinigt, vorbehandelt und erhält eine Schicht, die vor Korrosion schützt. Das geschieht in der Oberflächenvorbehandlung und in der elektrophoretischen Tauchlackierung. Letzteres ist ein elektrochemisches Verfahren, das über ein Gleichspannungsfeld im Tauchbad einen gleichmäßigen Lackfilm ermöglicht. „In den dabei verwendeten Wässern und Lacken können sich jedoch Bakterien so vermehren, dass sie die Oberflächenbeschichtung beeinträchtigen. Um sie zu bekämpfen, werden bislang häufig Biozide eingesetzt. Mit der Elektroimpulstechnologie setzen wir nun auf ein Verfahren, das ohne chemische Zusätze arbeitet, damit Wasserressourcen schont und gleichzeitig einen Beitrag zum Gewässerschutz leistet“, sagt Dr. Wolfgang Frey vom IHM – Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnologie des KIT und Koordinator im Verbundprojekt „Dekontamination von industriellen Wässern und Lacken“, kurz DiWaL.

Bei der Elektroimpulsbehandlung werden Zellen, wie beispielsweise Mikroorganismen, einem elektrischen Feld ausgesetzt, dabei polarisiert die Zellmembran, das heißt es bilden sich elektrische Pole, und es öffnen sich wässrige Poren, die letztendlich zum Absterben der Mikroorganismen führen. Dieses Phänomen wird großtechnisch zur effektiven Gewinnung von Zellinhaltsstoffen und zur Abtötung von Mikroorganismen genutzt („kalte Pasteurisation“).

Da die Elektroimpulse rein physikalisch wirken, ist, anders als bei Bioziden, nicht zu erwarten, dass die Bakterien Resistenzen entwickeln. „Wir kontrollieren die mikrobiologische Belastung und können so eine optimale Beschichtungsqualität erreichen und gleichzeitig Nacharbeiten vermeiden“, so Dr. Frey.

In der Automobilherstellung ist die Lackierung der Karosserie der Bereich mit dem höchsten Wasserverbrauch (bis zu 600 Liter pro Karosserie). Integriert wird die Elektroimpulstechnologie deshalb in ein neues, automatisiertes und ressourceneffizientes Wassermanagement- und Anlagenkonzept für Vorbehandlung und Tauchlackierung, das die Partner aus Forschung und Industrie ebenfalls in DiWaL entwickeln. Dies soll es ermöglichen, Wasser in der Fabrik besser im Kreislauf zu führen und weniger Frischwasser zu verbrauchen. Im Mittelpunkt der anlagentechnischen Umsetzung stehen dabei die Aspekte Qualität, Kosten und Umwelt. Wesentlich dafür ist auch die Perspektive der Anwender: DiWaL analysiert deshalb die Anforderungen der Nutzer ebenso wie mögliche Hemmnisse, die Ergebnisse fließen dann in Konzeption und technische Entwicklung ein.

DiWaL bündelt die Kompetenzen von Partnern aus Forschung (Karlsruher Institut für Technologie und Hochschule Pforzheim) und Industrie, neben einem Anlagenbauer (Eisenmann SE), sind dies zwei Lackhersteller (Emil Frei GmbH & Co. KG und PPG Deutschland Business Support GmbH) und ein Automobilhersteller (BMW Group).

Der Fokus des Verbundprojekts liegt sowohl auf der Oberflächenbehandlung für die Automobilindustrie (kathodische Tauchlackierung, KTL) als auch auf Anwendungen für die allgemeine Industrie, beispielsweise für die Lackierung von Industriegütern mit anodischer Tauchlackierung (ATL). Dabei betrachten sie technische, wirtschaftliche und ökologische Rahmenbedingungen und Anforderungen.

Das Verbundprojekt „Entwicklung eines ressourceneffizienten Wassermanagement- und Anlagenkonzepts für Vorbehandlungs- und Tauchlackieranlagen unter Nutzung der Elektroimpulstechnologie zur Dekontamination von industriellen Wässern und Lacken (DiWaL)“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme WavE gefördert.

Weitere Informationen zur Fördermaßname WavE des BMBF: http://www.bmbf-wave.de/

Weiterer Kontakt:
Margarete Lehné, Pressereferentin, Tel.: +49 721 608-48121, Fax: +49 721 608-43658, margarete.lehne@kit.edu

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verbindet seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation zu einer Mission. Mit rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 25 000 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.

KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

Das KIT ist seit 2010 als familiengerechte Hochschule zertifiziert.

Diese Presseinformation ist im Internet abrufbar unter: http://www.kit.edu

Weitere Informationen:
http://www.bmbf-wave.de/
https://idw-online.de/de/news673606

Phosphatdünger aus Klärschlammasche herzustellen ist Ziel des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten Forschungsprojektes PRiL. Dabei wird auf der Basis des biochemischen P-bac-Verfahrens rückgewonnene Phosphat zu einem marktfähigen Düngemittel weiterentwickelt. Ein besonderes Augenmerk liegt zudem auf der Wiederverwertbarkeit der im Verfahren entstehenden Reststoffe.

Phosphor ist ein elementarer Bestandteil allen Lebens: Menschliche, tierische und pflanzliche Organismen brauchen Phosphor, um existieren zu können, er ist Bestandteil der DNA.

In der Landwirtschaft werden großflächig phosphathaltige Düngemittel eingesetzt, um die Erträge sichern und steigern zu können. Rund 90 Prozent des heute abgebauten Phosphats werden zu Düngemitteln verarbeitet und landen so auf unseren Äckern. Das ist aus mehreren Gründen problematisch: Zum einen sind 75 Prozent der Phosphatreserven in Marokko und der Westlichen Sahara konzentriert. Die geopolitische Abhängigkeit ist also groß. Zum anderen sind Phosphaterze in zunehmendem Maße mit Schwermetallen (Cadmium und Uran) belastet. Recyceltes Phosphat hingegen ist im Vergleich zum Primärrohstoff weitaus weniger mit Schadstoffen angereichert. Anstatt Phosphat abzubauen, ist es also ökologisch und ökonomisch sinnvoll, Phosphat in großem Maße rückzugewinnen und es dem Kreislauf wieder zuzuführen, zum Beispiel in Form von Düngemitteln.

Hier setzt das Forschungsprojekt PRiL »Phosphorrückgewinnung und Entwicklung intelligenter Langzeitdünger« an. Unter der Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS entwickeln die Forscher zusammen mit den Firmen Fritzmeier Umwelttechnik GmbH und ICL Fertilizers Deutschland GmbH einen Phosphat-Recyclingdünger aus Klärschlammasche. Basis ist das von der Firma Fritzmeier entwickelte P-Bac-Verfahren, das nun in den industriellen Maßstab aufskaliert werden soll.

Bakterien als effiziente Helfer bei der Phosphorrückgewinnung
Die Besonderheit des P-Bac-Verfahrens liegt in der Nutzung von Bakterien, mit denen Phosphor aus Klärschlammasche rückgewonnen werden kann. Bei dem sogenannten Bioleaching wird die Klärschlammasche sauer ausgelaugt, sodass eine phosphathaltige Lösung entsteht. Die Mikroorganismen übernehmen hierbei die Herstellung der für die Laugung der Asche nötigen Schwefelsäure. Bakterien der Gattung Acidithiobacillus nutzen elementaren Schwefel, um daraus durch Oxidation ihre Energie zu gewinnen. Diesen auch in der Natur ablaufenden Prozess macht man sich seit Jahren bei der Gewinnung von Gold, Kupfer, Zink oder Uran zunutze. Der P-Bac-Prozess bringt das Bioleaching erstmals bei der Rückgewinnung von Phosphat zur Anwendung. Nach dem Prozess des Auslaugens kann nun in einem zweiten Schritt der in den Bakterien gespeicherte Phosphat aus der Lösung rückgewonnen werden. Durch den Einsatz der Bakterien reduziert sich die Verwendung von Chemikalien in der Recyclingphase auf ein Minimum.

Vom Rezyklat zum Düngemittel
In einem dritten Schritt wird nun mit Hilfe eines von der Firma ICL Fertilizers Deutschland GmbH optimierten physikalisch-chemischen Verfahrens aus dem Phosphorrezyklat ein für die Landwirtschaft effizientes und breit einsetzbares Düngemittel hergestellt. Die Düngewirksamkeit des Rückgewinnungsproduktes konnte bereits in vorangegangenen Untersuchungen belegt werden. Nun soll das Verfahren in den Industriemaßstab überführt werden. Dabei wird unter Beachtung des Düngemittelrechts ein besonderes Augenmerk auf die chemischen sowie physikalischen Eigenschaften des Düngemittels gelegt. Die Wiederverwendung der aus dem Prozess entstehenden Reststoffe gilt es dabei zu gewährleisten. Ziel ist, nicht nur ökologisch unbedenkliche Entsorgungsmöglichkeiten für die gelaugte Asche und die abgetrennten Schwermetalle zu finden, sondern aus den Reststoffen so weit wie möglich marktfähige Produkte zu entwickeln.

Die Projektpartner
Die Firma Fritzmeier Umwelttechnik GmbH unterstützt das Forschungsprojekt nicht nur durch das von ihnen entwickelte P-Bac-Verfahren, sondern begleitet das gesamte Vorhaben mit seiner Expertise im Bereich Bioleaching. Mit der ICL Fertilizers Deutschland GmbH ist ein führender Hersteller aus dem Bereich der Düngemittelindustrie als kompetenter Projektpartner gewonnen worden. Er verfügt über das nötige Know-how auf dem Gebiet der Düngemittelherstellung und -vermarktung. Die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC ist neben der Projektkoordination zuständig für die Verwertung der aus den Prozessen entstehenden Reststoffe. Als assoziierter Partner ist die Münchner Stadtentwässerung beteiligt. Sie liefert die Klärschlammasche für das Forschungsprojekt.

Die Projektlaufzeit von PRiL beträgt 30 Monate. Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages. Die Projektträgerschaft erfolgt über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.

Dr. Eva Bertrand, Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Projektgruppe IWKS
E-Mail: eva.bertrand@isc.fraunhofer.de
Telefon: 06023 32039-866

Weitere Informationen:
http://www.isc.fraunhofer.de
http://www.iwks.fraunhofer.de

Um Mikroschadstoffe wie Arzneimittelrückstände aus Abwasser zu eliminieren, kommt in Kläranlagen häufig Aktivkohle zum Einsatz, die meist aus fossiler Steinkohle hergestellt wird. Im Verbundprojekt »ZeroTrace« will Fraunhofer UMSICHT nun Adsorptionsmaterialien aus regenerativen Ausgangsstoffen entwickeln, die ortsnah regeneriert werden und in kommunalen und industriellen Kläranlagen implementiert werden können. Das Projekt ist im Februar offiziell mit einem Auftakttreffen der sieben Projektpartner an der Kläranlage Wuppertal-Buchenhofen gestartet.

Weltweit sind 50 Millionen organische Verbindungen im Wasser im Umlauf, von denen 5000 als potenziell umweltrelevant eingestuft werden. So sind die Ab- und Gewässer in Deutschland mit Mikroschadstoffen wie Arzneimittelrückständen, Pflanzenschutzmitteln oder Schwermetallen belastet, die über die Landwirtschaft, Industrie und die Entwässerung von Wohn- und Industriegebieten in Grund- und Trinkwasser gelangen. Mikroschadstoffe sind schwer abbaubar und können trotz ihrer geringen Konzentration toxisch wirken. Um die Substanzen zu entfernen, werden in Kläranlagen häufig Aktivkohlefilter eingesetzt, die die organischen Stoffe an ihrer Oberfläche binden. Die für den Prozess gebrauchte Aktivkohle wird anschließend entweder entsorgt oder in zentralen Verbrennungsanlagen regeneriert.

Ein Nachteil dieses Verfahren ist, dass der überwiegende Anteil an Aktivkohle aus Steinkohle gewonnen wird – einem fossilen und nicht nachwachsenden Rohstoff. Gleichzeitig findet die Regeneration der Aktivkohle derzeit unter hohem energetischen und logistischen Aufwand statt. Vor diesem Hintergrund möchte das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT unter der Projektleitung des Wupperverbands gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung im Projekt »ZeroTrace« Aktivkohlen entwickeln, die aus regenerativen Rohstoffen wie Kokosnussschalen hergestellt werden und in großen Mengen preiswert verfügbar sind. »Die Aktivkohle soll außerdem effizient regenerierbar sein sowie möglichst viele Arten von Mikroschadstoffen entfernen«, sagt Dr. Ilka Gehrke, Abteilungsleiterin Photonik und Umwelt bei Fraunhofer UMSICHT. Ein weiteres Projektziel ist deshalb die Entwicklung neuer Regenerationsverfahren für kommunale und industrielle Kläranlagen, die vor Ort stattfinden, energieeffizient sind und somit bestehende Prozesse optimieren.

Nachhaltige Komposit-Aktivkohle
Der Lösungsweg umfasst entlang der kompletten Wertschöpfungskette zunächst die Entwicklung von Aktivkohle als Komposit, das von der Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung modifiziert und von EVERS Wassertechnik und Anthrazitveredlung für die spätere Anwendung konfektioniert wird. Gemeinsam mit EnviroChemie wird Fraunhofer UMSICHT ein Verfahren auf Basis von »Electric Field Swing Adsorption« (EFSA) entwickeln, mit dem sich Aktivkohlen vor Ort regenerieren lassen, statt sie unter Aufwand zu einer zentralen Verbrennungsanlage zu fahren. Das neue Verfahren soll die Wärme zum Ausbrennen der Aktivkohle elektrisch erzeugen, weshalb den Aktivkohlen elektrisch leitende Materialien wie Graphit zugegeben werden. Denn je elektrisch leitfähiger die Aktivkohle ist, desto besser erwärmt sie sich und desto vollständiger werden die Mikroschadstoffe in der Regeneration wieder abgelöst. Der gesamte Prozess soll schließlich von EnviroChemie anlagentechnisch umgesetzt und auf zwei Kläranlagen des Wupperverbands unter realen Bedingungen demonstriert werden. Zudem betrachtet inter3 erstmalig die Entwicklung neuer Aktivkohlematerialien und -verfahren im Rahmen einer Multi-Kriterien-Analyse.

Beim Auftakttreffen des »ZeroTrace« Konsortiums am 21. Februar 2017 waren sich die beteiligten Fachleute einig, dass Aktivkohle langfristig in der Mikroschadstoff-Eliminierung nicht ersetzbar ist. Deshalb gilt es, den für den Filtrationsprozess wichtigen Ausgangsstoff ressourcenschonender und seine Regeneration effizienter zu gestalten. Vor dem Hintergrund, dass in Deutschland voraussichtlich eine vierte Klärstufe eingeführt werden soll, müssen in den nächsten Jahren vermutlich weit über hundert Kläranlagen und Wasserwerke mit einer Adsorptionsstufe ausgerüstet werden. »Wir erhoffen uns vom Projekt somit nicht nur einen Erkenntnisgewinn zur Herstellung von Komposit-Aktivkohle aus nachwachsenden Rohstoffen«, so Dr. Gehrke. Auch die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten der im Rahmen von »ZeroTrace« zu entwickelnden Adsorptionssysteme und -materialien schätzt das Projektkonsortium hoch ein.

Über das Projekt:
»ZeroTrace« ist am 01. Februar 2017 gestartet und auf eine Laufzeit von drei Jahren angelegt. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung sowie dem Projektträger Jülich (PtJ) gefördert.

Projektpartner:
EVERS Wassertechnik und Anthrazitveredelung | Wupperverband | EnviroChemie | Bundesanstalt für Materialprüfung und -forschung BAM | Carbotech | inter3

Quelle: https://idw-online.de/de/news669180

Sind Riesenviren Lebewesen? Nach der Entdeckung von vier bislang unbekannten Exemplaren haben Forscher Zweifel. Sie halten die Viren für Partikel mit riesigem Genhunger.

Riesenviren sind kaum erforscht. Die ersten Exemplare wurden erst im 21. Jahrhundert entdeckt. Nun könnte ein neuer Fund wichtige Informationen über die rätselhaften Partikel liefern – und die Frage klären, ob es sich bei ihnen womöglich um Lebewesen handelt.

Forscher um Frederik Schulz und Tanja Woyke vom Joint Genome Institute in Walnut Creek (US-Staat Kalifornien) spürten gleich vier neue Riesenviren auf. Die Entdeckung begann mit einem Zufallsfund. Mehr:

http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/riesenviren-vier-neue-exemplare-im-abwasser-entdeckt-a-1142160.html