RADAR: Radikalische Abwasserreinigung

Der Schutz der Wasserressourcen sowie die Minimierung aller Abwasseremissionen verlangen eine Kreislaufführung von (Prozess-) Wasser bzw. eine wirksame Aufbereitung des Abwassers. Die Problematik bei industriellen und anderen Wasserkreisläufen besteht in der Anreicherung von Verunreinigungen, die zu entfernen sind. In diesem Projekt wird ein elektrochemisches Verfahren entwickelt, welches organische Stoffe weitestgehend mineralisiert. Besonders vorteilhaft könnten mit diesem Verfahren biologisch nichtabbaubare Verbindungen, toxische Inhaltsstoffe sowie endokrin wirksame Substanzen beseitigt werden. Die verwendeten OH-Radikale können als starke Oxidationsmittel diese Stoffklassen vollständig mineralisieren.

Ziel

Im Rahmen des Projektes sollen schwer entfernbare organische Verunreinigungen wie z.B. aliphatische Verbindungen, Wirkstoffe und Röntgenkontrastmittel von Abwässern durch eine Kombination von Reaktionen mit Wasserstoffperoxid (H2O2) und OH-Radikalen in einer elektrochemischen Zelle mit einer bordotierten Diamantelektrode (BDD) als Anode und eine Gasdiffusionselektrode (GDE) als Kathode mineralisiert werden, wobei sowohl an der Anode (*OH-Radikale) als auch an der Kathode (H2O2) starke Oxidationsmittel entstehen. Durch diese neuartige Kombination werden zusätzliche Oxidationsreaktionen erzeugt, welche die elektrochemische Ausbeute und die Gesamtabbaueffizienz der Wasserreinigung erhöhen.

Arbeitsschwerpunkte

Die Realisierung des neuen Verfahrens im technischen Maßstab erfordert folgende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten:

• GDE-Design (Katalysator, Additive, Trägermaterialien, Porenstruktur, Stabilität, Fertigung)
• Herstellung von BDD-Elektroden sowie Scale-Up des Herstellungsverfahrens
• Materialentwicklung und Herstellung von Hilfselektroden / biegsamen Elektroden gegen Scaling
• Skalierbares Zelldesign für den synergetischen Betrieb der neuen GDE / BDD
• Vergleich verschiedener grundlegenden Zellkonzepten
• Anpassung des Zellendesigns zur Vermeidung von Scaling, Ausfällung und Abscheidung von Ca-/Mg-Verbindungen, falls Wasserhärte vorhanden ist.
• Anpassung des Zellendesigns an die verschiedenen Demonstrator-Anwendungen
• Praxistest einer angepassten Elektrolysezelle anhand realitätsnaher Kriterien.
• Technologiebewertung im Vergleich mit anderen Oxidationsverfahren und alternativen Elektroden
• Erprobung des neuen Verfahrens an verschiedenen Abwasserqualitäten
• Ökotoxikologische Untersuchungen und Bewertung der Technologie
• Wirtschaftliche Bewertung anhand Anwendungsrelevanter Parameter wie NRC und LCC