Abwasser - NEWS

  Goldsuche im Abwasser:
25.03.2015  
Goldsuche im Abwasser: Wie viel Edelmetall steckt in der Klärgrube?

Amerikanische Wissenschaftler wollen Edelmetalle wie Gold und Silber in Klärwerken finden. Was zunächst ungewöhnlich klingt, könnte nicht nur ein lukratives Geschäft, sondern auch ökologisch sehr wertvoll sein.

Denver/New York. US-Forscher gehen auf Schatzsuche in Amerikas Klärwerken. Im Abwasser könnte nach ihrer Einschätzung Edelmetall im Millionenwert verborgen sein. Ein neues Studienprojekt soll Klarheit darüber bringen, wie lukrativ es tatsächlich ist, Gold, Silber und Co. zu bergen. Wegen der Edelmetalle, die als Industrieabfall ins Abwasser geraten, könnte sich der Klärschlamm als

Millionengeschäft entpuppen.

Bereits im Januar veröffentlichte die Arizona State University eine Studie mit erstaunlichen Ergebnissen: Anhand von Stichproben aus Wiederaufbereitungsanlagen kamen die Wissenschaftler zu der Annahme, dass jede Tonne Klärschlamm Edelmetalle wie Gold, Silber, Kupfer oder Platin im Wert von 280 Dollar (258 Euro) birgt. Hochgerechnet auf eine Großstadt mit einer Million Einwohnern wären das 13 Millionen Dollar.

„Wir hatten erwartet, dass die Metalle in geringer Konzentration vorhanden sein würden“, sagte Studien-Koautor Pierre Herckes. Der hohe Wert sei eine Überraschung gewesen. Jetzt will eine Gruppe von Forschern um die Geologie-Professorin Kathleen Smith aus Lakewood im US-Bundesstaat Colorado der Sache weiter auf den Grund gehen. „Es gibt überall Metalle“, sagt Smith. „In Haarprodukten, Waschmitteln, sogar in Nanopartikeln in den Socken, die schlechten Gerüchen vorbeugen sollen.“ Auf diese Weise könnten die Metalle in den Abfluss geraten.

Smith will herausfinden, ob es sich lohnt, Abwasser systematisch nach Edelmetallen zu filtern. Die ersten Forschungserkenntnisse, die auf dem Jahrestreffen der American Chemical Society ACS in Denver im US-Bundesstaat Colorado vorgestellt wurden, waren vielversprechend. „Das Gold, das wir gefunden haben, bewegte sich auf dem Mindestniveau eines Erzlagers“, sagt Smith. Soll heißen: Wäre der Klärschlamm Gestein, würde sich der Abbau lohnen. Noch haben sie und ihr Team aber nur stichprobenhaft getestet.

Um ein vollständigeres Bild zu erhalten, wollen sie nun unter anderem über Jahre gesammelte Daten der US-Umweltschutzbehörde auswerten. Bei dem Projekt stehen auch ökologische Aspekte im Vordergrund: Der Großteil des in Kläranlagen wiederaufbereiteten Abwassers wird als Dünger verwendet. Alleine deshalb schon wäre es gut, wenn es gelingen würde, die Metalle zu isolieren. Außerdem soll gezielt nach technologisch wichtigen Metallen wie Platin oder Vanadium gesucht werden, die zum Beispiel in Smartphones oder PCs verwendet werden. (dpa)
von: dpa

  CO2 neutraler Diesel aus Bioreststoffen
01 2015  
CO2 neutraler Diesel aus Bioreststoffen

Mit der TPT-Technology kann aus jeglichem biologischen Abfall, also Reststoffe gem. der BImSchG § 37 a ff. CO2-neutraler synth. „Bio“ Diesel gem. EN 590 produziert werden. Er entspricht exakt jedem handelsüblichen Diesel und kann problemlos beigemischt oder zu 100% verwendet werden. Somit könnte selbst die angestrebte Beimischungsquote von 7 auf 8% für Diesel in Frankreich problemlos erreicht werden.

Intro – abgestimmt auf die aktuelle Situation

Seit Jan. 2007 ist mit dem Biokraftstoffquotengesetz (BioKraftQuG) die Mineralölwirtschaft verpflichtet, einen wachsenden Anteil Biokraftstoff in den Verkehr zu bringen. Der Anteil wird durch die Quotenregelung festgelegt. Biokraftstoffe innerhalb der Quote werden mit dem Regelsteuersatz belegt. Der Mindestanteil kann dabei durch Beimischung zu Otto- und Dieselkraftstoff oder durch das Inverkehrbringen reinen Biokraftstoffs erbracht werden.

Ab 2015 erfolgt die Umstellung von der energetischen Biokraftstoffquote auf eine Klimaschutzquote zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen (THG-Emission) durch so genannte Biokraftstoffe. Festgelegt in der Quotenverpflichtung der Mineralölwirtschaft nach BImSchG §37a ff.

Zur Erreichung dieser politischen Ziele werden derzeit einige Forschungs- und Pilotanlagen bundesweit gefördert. Vorgestellt wurden die Ergebnisse gerade auf dem 12ten internationalen Fachkongress für Biokraftstoffe in Berlin unter dem Oberbegriff „Kraftstoffe der Zukunft“. Das Grußwort hielt Peter Bleser, parlamentarischer Staatssekretär beim Bundesminister für Ernährung und Landwirtschaft.

Dabei scheint die bestehende TPT-Technologie allen Interessen gerecht zu werden. Ethisch, ökologisch und ökonomisch gesehen. Für die Herstellung von biogenen TPT-Diesel, auch der 2. und 3. Generation genannt, kommen statt Nahrungspflanzen Abfallbiomasse aus der Landwirtschaft zum Einsatz woraus sich neue Einkommensquellen ergeben. Für Kommunen und Betreibern von Kläranlagen sogar Einkünfte statt steigenden Entsorgungskosten aufgrund der neuen Klärschlamm-Düngemittelverordnung. Unabhängig also jeglicher Subventionen und Beimischungsgesetzen ist der Liter TPT-Diesel wettbewerbsfähig, auch noch gegenüber den inzwischen gefallenen Rohölpreisen oder Fracking. Der weltweit steigende Energiebedarf könnte mit Bioabfällen und der TPT-Technology somit CO2-neutral aufgefangen werden.

Historie

2009 wurde nach vielen Weiterentwicklungen eine Anlage in Industriegröße als 0-Serie gebaut und hat im Dauerbetrieb erfolgreich über 100.000 Liter Diesel produziert. Nachdem die Funktion des Verfahren sich als ausgereift bestätigte wurde die Steuerung angepasst und mit div. Inputmaterialien Qualitätsversuche gefahren und Grundeinstellungen zu dem jeweiligen Inputmaterial abgespeichert. Bereits 2010 waren alle Versuche erfolgreich abgeschlossen und das Ziel Rohdiesel aus Biomasse zu produzieren war erreicht. Nun ging es an die Vermarktung des produzierten Diesels. Dabei stellten sich 3 Probleme heraus. 1) der Diesel hatte noch einen zu hohen Schwefelgehalt und keine Raffinerie wollte eine Lohn-Entschwefelung übernehmen 2) der Diesel war noch nicht ausreichend analysiert und auf mögliche negative Bestandteile untersucht wie Fettsäure 3) es gab noch keinerlei Freigaben von Motorenhersteller.

Aufgrund bestehender Finanzkrise und vorrstl. noch lang anhaltenden Absatzprobleme entschied sich die damalige Betreibergesellschaft MME zur Auflösung. Die produzierte Menge an Rohdiesel wurde von TPT aufgekauft und nach aufwendigen Analysen konnte der Absatzmarkt 2013/14 erschlossen werden. Somit kann die TPT-Technology GmbH als Anlagenhersteller heute nicht nur die Funktions- sonder auch die Marktfähigkeit nachweisen.

Status heute

Die Funktion der Technology wurde 2009 durch die DEKRA in einem 100-Stunden-Test geprüft und der Ertrag in einer Massenbilanz festgehalten. Wie vom Prüfunternehmen Dekra attestiert – produziert die Anlage mit 1 Reaktor 400 Liter Diesel aus 1.000 kg Biomasse.

Die Jahresleistung der jetzt konstruierten Anlage mit 2 Reaktorbehältern erzeugt pro Jahr aus 10 Millionen Kilogramm organischen Trockenabfall 4 Millionen Liter Rohdiesel. Wenn man eine 10-jährige Abschreibung zu Grunde legt, liegt der Herstellpreis für 1 Liter TPT-Diesel inkl. aller Personalkosten bei ca. 20 Cent.

Die Firma Schaper Steuerungstechnik hat das Verfahren per SPS-Steuerung aufgearbeitet und als Industrieanlage im Dauerbetrieb vollautomatisiert. Mit hinterlegten Einstellungen und über 540 Messpunkte kann so eine gleichbleibende Dieselqualität garantiert werden für eine Vielzahl von organischen Inputstoffen. Für den Bau einer schlüsselfertigen Anlage kalkuliert TPT-Technology als Anlagenbauer inkl. seiner Zulieferanten ca. 9 Monate.

Biomass to Liquid

Biomass to liquid (BtL) bezeichnet eine Prozesskette, die Biomasse über die thermochemische Vergasung in Synthesegas umwandelt, aus dem anschließend flüssige Kohlenwasserstoffe synthetisiert werden. Die so erzeugten „biogenen“ Kohlenwasserstoffe können mit bekannten Prozessen der Erdölraffination zu marktfähigen Kraftstoffen, wie Diesel oder Benzin, aufgearbeitet werden. Unter dem Oberbegriff „XtL-Kraftstoffe“ werden Verfahren zusammengefasst, die synthetische Kraftstoffe erzeugen aus Kohle (CtL: Coal to liquid), Gas (GtL: Gas to liquid) oder eben Biomasse (BtL).

CtL-Kraftstoffe wurden bereits in den 1940er Jahren im Deutschen Reich und nach dem Zweiten Weltkrieg bis heute in Südafrika in großtechnischem Maßstab hergestellt. Auch die Produktion von GtL-Kraftstoffen ist seit den 1990er Jahren etabliert. Im Zuge der Energiewende rückten Erneuerbare Energien und damit auch Biokraftstoffe wie Biodiesel, Bioethanol und BtL in den Fokus. Vor dem Hintergrund der Klimaveränderung und wegen des begrenzten und somit teurer werdenden Erdöls wurden in den Industrieländern große Kapazitäten für Biokraftstoffe der ersten Generation, wie zum Beispiel Biodiesel oder Bioethanol, aufgebaut. BtL-Kraftstoffe wurden als Biokraftstoffe der zweiten Generation vor allem in Europa politisch stark gefördert. Ein Beispiel dafür ist das Carbo-V-Verfahren der mittlerweile gescheiterten Choren GmbH, die mit über 30 Millionen Euro an öffentlichen Fördergeldern subventioniert wurde. Grundsätzlich waren alle bisherigen BtL-Verfahren nicht wirtschaftlich.

Erfinder und Patentträger

Der Ingenieur und Verfahrenstechniker Eckhardt Siekmann konzentrierte sich bereits ab dem Jahr 2002 auf die Direktvergasung und führte vielversprechende Laborversuche an verschiedenen Universitäten und Hochschulen, wie der TU Karlsruhe, der TU Hamburg und der FH Münster, durch. Im Jahr 2006 ließ er seine ersten Entwicklungen patentieren. Über sieben Maschinengenerationen hinweg entstand so im Jahr 2009 der Prototyp der OM 1000. Die Bezeichnung steht für OelMaschine mit 1000 kg Input pro Stunde.

Das patentierte TPT-Verfahren (TPT = Thermische Physikalische Transformation) der OM 1000 beruht auf der Vergasung fester Stoffe durch Erhitzung unter Sauerstoffausschluss. Die Umwandlung geschieht in einem einstufigen Prozess.

Funktionsbeschreibung

Kernstück der Anlage ist ein Reaktor, der bei Zufuhr organischer Bio-Substanz den Vorgang der Erdölentstehung nachbildet. Beim Eintritt der Biomasse in ein ca. 370 Grad heißes Ölbad vergast die Biomasse innerhalb von Sekunden. Die vorhandenen Kohlen- und Wasserstoffmoleküle verbinden sich zu Kohlen-Wasserstoffketten und kondensieren in der Kühlstrecke zu einem Diesel/Wassergemisch. Anschließend wird das Wasser abgetrennt und übrig bleibt ein synthetischer Rohdiesel gem. EN 590 der auf die jeweils geforderten Höchstgrenzen entschwefelt werden muss.

Das Öl des Ölbads wird über ein Pumpensystem in einem ständigen Kreislauf geführt. Eine Filtereinheit trennt die verbleibende Kohle aus dem Öl. Das Reaktionswasser aus der Biomasse kann zu hochwertigen Phosphatdünger weiter aufbereitet werden. Die Anlage läuft Energie autark, da aus dem verbleibenden kurzkettigen Gas ein 1MW-elktr. Gasmotor BHKW betrieben wird welches für die gesamte Anlage benötigte Energie erzeugt. Die Abwärme dient zur Nachtrocknung der Input Biomasse.

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Quelle:
R+S Biotec GmbH
Knuth Nolting
Tel. 05223 650500
E-Mail: kn@rundsbiotec.de

www.tpt-technology.de
von: R+S Biotec GmbH

  Klärschlamm enthält Gold für Millionen von Euro
20.01.15  
Mehr Gold und Silber als in manchen Minen: Im Klärschlamm einer jeden Großstadt finden sich Edelmetalle im Wert von zig Millionen Euro.

Aus Klärgrube mach Goldgrube: Der Schlamm unserer Kläranlagen ist erstaunlich reich an Gold, Silber und anderen wertvollen Metallen. Wie reich genau, haben jetzt Forscher um Paul Westerhoff von der Arizona State University berechnet. Jede Tonne Klärschlamm enthält demnach Edelmetalle im Wert von sage und schreibe rund 240 Euro.

Dieses Ergebnis lässt sich für die Abwassermenge einer typischen amerikanischen Großstadt mit einer Million Einwohnern hochrechnen: In ihren Kläranlagen landete pro Jahr im Schnitt eine Edelmetallmenge von etwa 13 Millionen Dollar (oder 11,2 Millionen Euro), berichtet das Magazin "Science" unter Berufung auf die Studie. Davon entfallen über zwei Millionen Euro auf Gold und Silber. Die Verhältnisse in Deutschland dürften nicht wesentlich anders ausfallen.

Leider gibt es noch kein Patentrezept, um die wertvollen Stoffe zu isolieren. Entsprechende Verfahren müssen günstig sein, sonst schrumpfen die zu erwartenden Einnahmen oder verschwinden gar völlig. Trotzdem folgt das Projekt von Westerhoff und Kollegen der aktuellen Tendenz, Müll und Abwasser nicht als bloßes Entsorgungsproblem, sondern als Rohstoffquelle anzusehen, die es durch geeignete Technik anzuzapfen gilt.

Für ihre Studie haben sie verschiedene Klärschlammproben aus Arizona mit einem Massenspektrometer untersucht, der auch geringste Stoffkonzentrationen nachweisen kann. Tatsächlich lägen die begehrten Metalle zum größten Teil in gelöster Form oder in mikroskopisch kleinen Partikeln vor, berichtet das Forscherteam. Jede Tonne enthielt im Schnitt 16,7 Gramm Silber und 0,3 Gramm Gold.

Die Metalle im Klärschlamm stammen aus den unterschiedlichsten Quellen. Teilweise gelangen sie aus der Industrie in das Kanalsystem, aber auch aus kleinen Juwelierbetrieben oder aus Haushalten. "Science" berichtet von einem japanischen Kläranlagenbetreiber in Suwa (Provinz Nagano), dessen Abwasser auch von einem Hersteller für Präzisionsinstrumente stammt. Aus der Asche seines verbrannten Klärschlamms gewann er pro Tonne rund zwei Kilogramm Gold – mehr als manche Goldminen zu bieten haben.
von: spektrum

  Phosphor: Rückgewinnung aus Klärschlamm mit Kohlensäure
20.01.15  
Ein neues Verfahren zur Gewinnung von Phosphor aus Klärschlamm verzichtet komplett auf den Einsatz giftiger Chemikalien und ist zudem noch kostengünstiger als bisher. Die Marktchancen stehen gut.

Ein Verfahren, bei dem mittels Kohlensäure Phosphor aus Klärschlamm zurückgewonnen werden kann, hat die chemische Fabrik Budenheim entwickelt. Wie die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) mitteilte, wird in einer eigens errichteten Versuchsanlage unter erhöhtem Druck Kohlenstoffdioxid in das Klärschlamm-Wasser- Gemisch geleitet. Das CO2 wandele sich zu Kohlensäure um, bringe den PH-Wert zum Sinken und löse die im Klärschlamm enthaltenen Phosphate heraus, die in Form von Kristallen leicht wiedergewonnen werden könnten.

Das Ziel bestehe darin, je nach Herkunft des kommunalen oder industriellen Klärschlamms bis zu 50 % des Phosphats zurückzugewinnen. Bei den gewonnenen Produkten werde dann untersucht, ob sie sich zur Weiterverarbeitung zu Phosphordünger eigneten.

Vollständiger Verzicht auf Chemikalien

Beim Einsatz des sogenannten Budenheimverfahrens soll es der DBU zufolge nicht mehr zur Entstehung umweltschädlicher Abwässer oder Abluftströme kommen. Im Prozess entstehendes Kohlendioxid werde aufgefangen und im Kreislauf erneut für den Reaktionsbehälter genutzt. Zudem könne vollständig auf Chemikalien wie Salzoder Schwefelsäure und Natronlauge verzichtet werden. Die DBU hat das Projekt nach eigenenAngabenmit fast 400.000 Euro gefördert; außerdem habe die Investitions- und Strukturbank Rheinland-Pfalz im Auftrag des Landes mehr als 400.000 Euro für die Laborentwicklung bereitgestellt.

DBU-Generalsekretär Dr. Heinrich Bottermann betonte, dass von den in Deutschland jährlich anfallenden 2 Millionen Tonnen Klärschlammtrockenmasse, die etwa 60.000 Tonnen Phosphor enthielten, bisher nur 45 % als Dünger oder anderweitig verwendet würden; der Rest gehe verloren. Mit dem neuen Verfahren könnten auch die Verfahrenskosten gesenkt werden, und zwar von aktuell rund 25,00 Euro auf etwa 0,70 Euro pro Kilogramm Phosphor. Vor diesem Hintergrund habe der so gewonnene Phosphordünger gute Chancen, am Markt verkauft werden zu können. Die Mainzer Wirtschaftsministerin Eveline Lemke zeigte sich optimistisch, dass das Projekt zur Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe und zur Vermeidung von Abfällen beitragen könne.
von: agrarheute

  Plasmareaktor zieht Antibiotika aus Abwässern
01.08.2014  
Um Rückstände von Antiobiotika und Medikamenten aus Abwässern zu entfernen und selbst die verdrecktesten Industrieabwässer auf Vordermann zu bringen, entwickeln Forscher des Fraunhofer-Instituts derzeit einen Plasmareaktor. Er soll gefährliche Substanzen zerstören – ganz ohne gefährliche Chemiekeulen.

Medikamente im Abwasser der Krankenhäuser werden ebenso wie halogenierte Verbindungen oder Cyanide aus Industrieabwässern kaum in den biologischen Stufen der Kläranlagen abgebaut. So haben sich Antibiotika und hormonell wirksame Verbindungen, beispielsweise Bisphenol A aus der Kunststoffherstellung, bereits in der Umwelt angereichert und sind im Grundwasser und selbst in Trinkwasserproben nachweisbar.

Zwar versuchen Kläranlagen das beispielsweise mit Wasserstoffperoxid oder Ozon als Oxidationsmittel zu lösen. Doch das gelingt nicht immer und die chemischen Reinigungszusätze gelten selbst als Gefahrenstoffe. Umweltschonende und kostengünstige Alternativen sind aber in Sicht und werden derzeit in deutschen und europäischen Forschungsprojekten entwickelt und getestet.

Projekt Wasserplasmax entwickelt Plasmareaktor

Eines dieser Projekte, das auch vom Bundesforschungsministerium gefördert wird, heißt Wasserplasmax. In diesem Projekt untersuchen Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) in Stuttgart, wie Schadstoffe im Abwasser mithilfe von Plasmaverfahren abgebaut werden können. Ein Plasma ist ein ionisiertes Gas, das neben Ionen und Elektronen auch chemische Radikale und elektronisch angeregte Teilchen sowie kurzwellige Strahlung enthält.

Ein solches Plasma lässt sich durch ein elektromagnetisches Feld, beispielsweise durch Anlegen einer Hochspannung, zünden. Charakteristisch ist das Plasmaleuchten, welches unter anderem in Leuchtstoffröhren der Leuchtreklamen genutzt wird. Technisch werden Plasmaverfahren seit langem zur gezielten Modifizierung und Reinigung von Oberflächen eingesetzt.

Die Wissenschaftler haben nun einen Plasmareaktor entwickelt, bei dem die im Plasma gebildeten reaktiven Spezies direkt in das mit Schadstoffen belastete Wasser übertreten können. Hierzu ist das Plasma offen, es steht in direktem Kontakt zum Wasserfilm. Der Plasmareaktor ist so aufgebaut, dass zwischen einer geerdeten Elektrode in Form eines Edelstahlrohres im Inneren des Reaktors und einem Kupfernetz, welches die Funktion der Hochspannungselektrode übernimmt, durch Anlegen einer Hochspannung ein Plasma gezündet und aufrechterhalten wird.

Das Kupfernetz ist auf einem Glaszylinder angebracht, der eine elektrische Barriere ist und gleichzeitig den Reaktor nach außen abschirmt. Im Innern des Edelstahlrohrs, dem Zentrum des Plasmareaktors, wird verunreinigtes Wasser nach oben gepumpt. Wenn das Wasser auf der Außenseite des Edelstahlrohrs herunterläuft, passiert es die Plasmazone zwischen Edelstahlrohr und Kupfernetz, in welcher die Schadstoffe oxidiert werden.

„Bringt man verunreinigtes Wasser in Kontakt mit einem solchen Plasma, so reagieren die Radikale mit den im Wasser gelösten Schadstoffen“, erklärt Michael Haupt, der Leiter des Projekts am Fraunhofer IGB. „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.“

Dass die Plasmatechnologie für die Abwasserreinigung funktioniert, konnten die Forscher bereits beweisen: Der Plasmareaktor wurde dabei mit cyanidhaltigem Industrieabwasser mit zusätzlicher organischer Fracht gefüttert. Innerhalb von 90 Minuten nahm die Konzentration des Cyanids bis unter die Nachweisgrenze ab.

Forscher testen jetzt mehrere Reaktortypen

Nun wollen die Stuttgarter Wissenschaftler herausfinden, welche Wechselwirkungen zwischen den reaktiven Plasmaspezies und im Wasser gelösten Schadstoffen am besten zum Abbau der Schadstoffe führen. Dafür wollen sie drei verschiedene Reaktortypen aufbauen und umfassend testen. Bei einem Reaktor wird ein kontinuierlicher Wasserfilm direkt am Plasma vorbeiströmen. In einem zweiten Reaktor soll das zu behandelnde Abwasser zunächst über eine Düse zerstäubt werden, sodass fein vernebelte Tröpfchen die Plasmazone passieren. In einem dritten Reaktortyp schließlich soll untersucht werden, ob zusätzliche photokatalytische Schichten die Abbauprozesse verstärken.

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.
von: Ingenieure.de


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