Die EU hat Anfang 2018 eine Strategie vorgelegt, um die Trinkwasserqualität in Europa zu verbessern. Dazu gehört auch die verbesserte Eliminierung von Schadstoffen. Hormone und andere Mikroschadstoffe gefährden die Gesundheit, wenn ihre Rückstände über das Trinkwasser in den Körper gelangen. Breit einsetzbare Lösungen zu ihrer Beseitigung fehlen bislang. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Hormone schnell und energieeffizient aus dem Abwasser eliminiert werden können.
Der Anteil von Hormonen Estronen, Estradiol, Progesteron und Testosteron in einem Liter Wasser, in das behandelte Abwässer eingeleitet werden, beträgt rund 100 Nanogramm. Zwar gleicht die Suche danach der Suche nach der Nadel im Heuhaufen, dennoch sind diese Hormone in solchen Konzentrationen wirksam. Die geringe Konzentration und Größe der Hormonmoleküle erschweren nicht nur ihren Nachweis mittels analytischer Verfahren, sondern vor allem ihre Beseitigung.
Membrantechnologie und Ultrafiltration schaffen Abhilfe
Ein neues, in der Membrantechnologie entwickeltes Verfahren verbindet die Vorteile der Adsorption (Bindung) von Mikroschadstoffen durch eine von einem Industriepartner gefertigte Aktivkohle mit denen der Ultrafiltration von Schadstoffpartikeln durch eine semipermeable Membran.
In einem integrierten System wird das Abwasser zunächst durch eine Polymermembran „gedrückt“, die Mikroorganismen und größere Verunreinigungen herausfiltert. Dahinter liegt eine Schicht aus spezieller Aktivkohle, die ursprünglich für Luftfilter entwickelt wurde. Ihre Oberfläche hat nicht nur eine besondere Affinität gegenüber Hormonen, das heißt die Kohlenstoff- und Hormonmoleküle gehen leicht Verbindungen ein. Sie bietet auch die Kapazitäten, um große Wassermengen durchfließen zu lassen und viele Moleküle zu binden.Dies alles geschieht mit viel weniger Energie als bei Alternativverfahren wie der Umkehrosmose.
60 Prozent Schadstoffe eliminiert, 90 Prozent möglich
Die Adsorptionsschicht ist mit rund zwei Millimetern extrem dünn, sorgt aber für eine Beseitigung von Hormonmolekülen in einer realistischen Größenordnung. In Laborversuchen hat sich gezeigt, dass mit diesem Verfahren bei einem Inhalt von neun Litern Wasser und einer sehr kleinen Membranfläche von 38 Quadratzentimetern 60 Prozent der hormonellen Schadstoffe eliminiert werden können. Abhängig von der Dicke der Adsorptionsschicht kann dieser Wert auf bis zu 90 Prozent steigen.
Erstes Industrieprojekt in Planung
Die Kompositmembran ist flexibel und in unterschiedlichen Modulen einsetzbar. Damit eignet sie sich für industrielle Großanlagen ebenso wie für Anwendungen in kleinerem Maßstab bis hin zum häuslichen Wasserhahn. Dass das eingesetzte Material bereits zugelassen ist, erleichtert die Überführung des neuen Verfahrens in die Praxis. Ein erstes Industrieprojekt ist bereits in Planung.
