Wasser wird weltweit zu einer immer kritischeren Ressource. Angesichts zunehmender Dürreperioden wird es auch in manchen Regionen Deutschlands immer schwieriger, den Wasserhaushalt zu sichern. Hinzu kommen wasserintensive Industrien. „Eine nachhaltige, sichere und wirtschaftlich tragfähige Wasserversorgung setzt daher zunehmend eine lokale Kreislaufführung voraus“, sagt Lukas Rüller vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht. Die Sicherung der Wasserverfügbarkeit zur Versorgung der Industrie und zur kommunalen Trinkwasserversorgung sei eine notwendige Voraussetzung für eine nachhaltige Zukunft.
Hierzu legt das Fraunhofer-Institut einige Konzeptansätze vor. Sie beinhalten die Kreislaufführung von Prozesswasserströmen in der Industrie, ein zielgerichtetes Regenwassermanagement und die Aufbereitung von Kläranlagenabläufen zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen. Zu den Technologien für die Behandlung und Aufbereitung zählen die Vorwärtsosmose, die Hochdruck-Nanofiltration, die Umkehrosmose und Adsorbertechniken.
Die Forschenden entwickeln hierzu neue Komponenten, Verfahren und Betriebsführungsstrategien mit dem Ziel, die selektive Stofftrennung zu optimieren und gleichzeitig den Energiebedarf gering zu halten. Durch membranbasierte Konzentrationsvorgänge ist es beispielsweise gelungen, industrielle Abwasserströme auf bis zu 60 Prozent Trockensubstanz an der Grenze ihrer Pumpfähigkeit zu konzentrieren (Vorwärtsosmose).
Großes Potenzial für ungenutzte Biomasse
Im Segment Biomasse erschließt das Fraunhofer Umsicht neue Stoffströme, indem es bisher ungenutzte Biomasse einer effizienten Verwertung zuführt. Zu diesen Rohstoffen sollen künftig auch feuchte und/oder lignocellulosehaltige Biomasse wie Gras- und Grünschnitt, Ernterückstände wie Spelzen, Verarbeitungsreste aus land- und forstwirtschaftlicher Produktion oder Bioabfälle zählen.
Zum einen werden aktuell die Aufbereitung und die Verarbeitung biogener Reststoffe optimiert, zum anderen die Biogasprozesse und die Verbrennungstechnik angepasst. Besonders interessant sollen die Ansätze für Kommunen, Handwerk und die Industrie sein. Ein Beispiel ist das Projekt LaubCycle, in dem die Beheizung kommunaler Einrichtungen wie Schwimmbädern und Schulen durch aufbereitetes Laub geschehen soll. Voraussetzung ist die gezielte technische Aufbereitung des Materials, um gute Verbrennungseigenschaften sicherzustellen.
Auch klassische Biogasprozesse werden durch die Forschenden weiterentwickelt. Dazu gehören die biologische Methanisierung, die Aufbereitung und Nutzung von Gärresten sowie Einspeisekonzepte als Beitrag zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern.
Das Fraunhofer Umsicht ist auf der Ifat vom 30. Mai bis 3. Juni 2022 in Halle B2, Stand 215/314 auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft zu finden.
